Perencanaan pompa Bilangan Reynold

Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Tebal silinder, ts = nc P SE R x P + − 6 , Dimana; P = Tekanan disain S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi E = Efesiensi sambungan; 80 n = Umur alat 10 tahun c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun ts = tahun in tahun 01 , 10 Psi 30,6327 6 , 0,8 psi 18.750 in 125,93281 Psi 30,6327 × + × − × × = 0,3574 in = 13 in

15. Pompa Tangki etanol P-107

Fungsi : Untuk mengalirkan produk dari T-102 ke Fp-101 Kondisi operasi : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Perhitungan: Laju alir bahan masuk = 211877,3313 kgjam = 129,7513 lbdetik Densitas ; ρ = 989,6259 kgm 3 = 61,7826 lbft 3 Viskositas, µ = 0,8 cp = 5,38 × 10 -4 lbmft detik Perry,1999 Laju alir volumetrik; Q = ρ m = 3 lbft 61,7826 lbdetik 129,7513 = 2,1001 ft 3 detik

a. Perencanaan pompa

Diameter optimum,ID op = 3,9 Q 0,45 ρ 0,13 PetersTimmerhaus,2004 ID op = 3,9 2,1001 0,45 61,7826 0,13 = 9,3086 in Dipilih pipa 3 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1965 Diameter Luar; OD = 8,625 Diameter dalam; ID = 7,981 in = 0,6650 ft Luas penampang; A = 50 in 2 = 0,3472 ft 2 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Kecepatan laju alir; v = A Q = 2 3 ft 0,3472 detik ft 2,1001 = 6,0486 ftdetik

b. Bilangan Reynold

Bilangan Reynold, N Re = µ ρ v ID × × N Re = ik lbmft.det 10 5,38 det 6,0486 6650 , lbft 61,7826 4 - 3 × × × ik ft ft = 461918,9814 2100 aliran turbulen Kekasaran relatif = 00022 , 6650 , 00015 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 0030 , 9814 , 461918 079 , 079 , 25 , 25 , Re = = N Geankoplis, 2003 Direncanakan sistem perpipaan sebagai berikut : Sistem perpipaan LD L ft 1. Panjang pipa lurus 2. Sambungan pipa - 3 buah elbow standar 90 - 1 buah gate valve fully open - Penyempitan mendadak, K = 0,5 - Pembesaran mendadak, K = 1,0 30 13 27 51 63 59,850 8,645 17,955 33,915 Total panjang pipa ekivalen, L Σ 183,365 Faktor kerugian karena kehilangan energi; F ∑ F ∑ = gcD L fv 2 4 2 ∑ = ft ik lbf ft lbm ft 6650 , det . . 174 , 32 2 183,365 ftdetik 0486 , 6 0030 , 4 2 2 × × × × = 1,8812 ft lbflbm Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Tinggi pemompaan ∆ Z = 63 ft Dari persamaan Bernoulli; ∆ ∫ = ∑ + + ∆ +     2 1 2 2 P P Wf F dP V gc g Z gc v α Sandler,1987 Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka: ∆     α gc v 2 2 = 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka ∫ 2 1 P P dP V = 0 Sehingga persamaan Bernoulli menjadi; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ Kerja pompa; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ = 63 ft × 2 2 det 174 , 32 det 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft + 1,8812 ft lbflbm = 64,8812 ft lbflbm Daya pompa; P = Q × ρ × Wf = 2,1001 ft 3 detik × 61,7826 lbft 3 × 64,8812 ft lbflbm = 8418,3210 lb ftdetik550 = 15,3060 HP Efesiensi pompa = 80 Maka daya aktual motor; P m = 0,8 HP 15,3060 = 19,1325 HP = 20 HP

16. Filter Press Fp-101

Fungsi : Untuk memisahkan Sacaromycess dari produk etanol Kondisi Operasi Suhu : 30 C Tekanan : 45 psia Diketahui: Laju alir umpan = 221867,779 kgjam Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Laju alir cake, F c = 663,91 kgjam Laju alir filtrat, F f = 189593,3383 kgjam = 116,1048 lbdet Densitas filtrat; ρ f Komponen F; kgjam Densitas;kgm 3 V; m 3 jam Glukosa 1401,5657 1544,00 0,0074 Etanol 13611 789,00 0,0718 Air 174580,7726 998,23 0,9208 Total 189593,3383 1,000 Densitas, ρ filtrat = 3 3 1001 , 982 0489 , 193 3383 , 189593 m kg jam m jam kg v m = = = 61,3127 lbft 3 Volume filtrat, V f = 3 3 0488 , 193 1001 , 982 3383 , 189593 m m kg kg F f f = = ρ Densitas cake; ρ c Komponen F; kgjam Densitas;kgm 3 V; m 3 jam Saccharomyces 2886,1294 1800,0 1,6034 Air 19397,86362 998,23 19,4322 Total 22283,9930 21,0356 Densitas, ρ cake = 3 3 3466 , 1059 0356 , 21 9930 , 22283 m kg jam m jam kg v m = = Volume filtrat, V c = 3 3 0356 , 21 3466 , 1059 9930 , 22283 m m kg kg F c c = = ρ Maka luas penyaringan efektif ; A adalah: LA 1 - ε ρ c = ρ V + ε LA W W − 1 Prabhudesai, 1984 Dimana: L : tebal cake pada frame A : luas efektif penyaringan c : densitas cake, kgm 3 f : densitas filtrat, kgm 3 W : fraksi massa cake dalam umpan : porositas cake Waktu proses, t p direncanakan selama 1 jam • tebal cake, L = 200 mm 20 cm Ulrich, 1984 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. diasumsikan tebal cake, L = 1 cm = 0,01 m • luas permukaan plate direncanakan = 2 m 3 • W = 1004 , 779 , 221867 9930 , 22283 = = umpan alir laju cake massa alir laju • Porositas cake, = 0696 , 3466 , 1059 8 , 73 1 8 , 73 1 = − = − cake ρ Luas efektif penyaringan, A 0,01 A 1 – 0,0696 1059,3466 = { }       − × + 1004 , 1 1004 , 1001 , 982 01 , 0696 , 0488 , 193 A 9,8561 A = 21159,5841 + 0,0762 A 11,5544 A – 0,2675 A = 21159,5841 A = 2163,5787 m 2 Faktor keamanan, fk = 20 Maka luas plate = 1 + fk A = 2596,2945 m 2 Jumlah plate yang dibutuhkan = = 2 2945 , 2596 1298 buah Digunakan jumlah plate sebanyak 1298 buah

17. Bak Penampung BP-101

Fungsi : Untuk menampung hasil samping dari Sc-01 Kondisi operasi : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Perhitungan: Laju alir bahan masuk = 9848,7071 kgjam Densitas ; ρ bahan = 1326,5154 kgm 3 Perry,1999 Faktor keamanan; Fk = 20 - Volume bak; Volume filtrat; V f = 3 5154 , 1326 jam 1 x kgjam 9848,7071 m kg = 7,2283 m 3 Volume cake 1 hari proses = 24 ×7,2283 m 3 = 173,4798 m 3 Volume bak = 1 + Fk ×V c = 1,2 ×173,4798 m 3 = 208,1758 m 3 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. - Ukuran bak penampung; Dimana : P : L : T = 1 : 1 : ½ Vb = p × l × t = 12 × × 3 × = 1758 , 208 1 2 3 × × = 7,4671 m Maka : panjang = 7,5 m lebar = 7,5 m tinggi = 3,75 m

18. Heater H-101

Fungsi :Memanaskan etanol sebelum dialirkan ke MD-101 Jenis : Shell and tube exchanger Digunakan : 1-8 Shell and exchanger, 11 BWG, 1 ½ in tube segi tiga pith 1 78 Fluida panas steam Laju alir steam masuk = 20007,1602 kgjam = 44107,7853 lbjam Temperatur steam masuk T 1 = 130 o C = 266 o F Temperatur steam keluar T 2 = 130 o C = 266 o F Fluida dingin campuran etanol Laju alir bahan masuk = 189593,3383 kgjam = 417977,4736 lbjam Temperatur fluida masuk; t 1 = 30 o C = 86 o F Temperatur fluida keluar; t 2 = 90 o C = 194 o F 2 t ∆ = 266 – 194 = 72 o F 1 t ∆ = 266 – 86 = 180 o F Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. 1 2 1 2 ln t t t t LMTD ∆ ∆ ∆ − ∆ = kern, 1965 180 108 ln 180 72 − = LMTD = 211,4224 o F Koreksi LMTD CMTD CMTD t = LMTD × Ft 1 2 2 1 t t T T R − − = = 86 194 266 266 = − − 1 1 1 2 t T t t S − − = = 0,6 86 266 86 194 = − − F Dimana ; R = 0, maka Ft = 1 CMTD t = 141 × 1 = 141 F Temperatur rata – rata T a dan t a 266 2 266 266 2 T T T 2 1 a = + = + = F 40 1 2 194 86 2 t t t 2 1 a = + = + = F Menghitung jumlah tubes yang digunakan Dari Tabel 8. Kern, 1965, heater untuk fluida dingin light organic dan fluida panas steam, diperoleh U D =200 – 700, faktor pengotor R d = 0,003 Diambil U D = 700 Btujam ⋅ft 2 ⋅°F a. Luas permukaan untuk perpindahan panas, t U Q A D × = Q = 12204367,73 kkaljam kkal Btu 252 , 1 × = 48430030,67 Btujam 2 2 2394 , 327 4224 , 211 700 Btujam 7 48430030,6 A ft F F ft Btu = × = Diambil panjang silinder 25 ft Luas permukaan luar untuk tube ¾ in a ″ = 0,1963 ft 2 ft Tabel 10, Kern, 1965 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Jumlah tube, 66,6815 ft ft 0,1963 ft 25 ft 327,2394 a L A N 2 2 t = × = × = buah Nilai terdekat adalah 66 buah dengan ID shell = 13,25 in Tabel 9. Kern, 1965 Ukuran Shell : Dari tabel 9 Kern,1965 diperoleh data : Hear exchanger = 2 Pass Susunan triangular pitch, P T = 1,25 in N t = 66 ID = 13,25 in OD = 1 in b Koreksi U D A = L × Nt × a” A = 25 × 66,6815 × 0,1963 = 327,2394 ft 2 U D = t Ax Q ∆ = 2394 , 327 7 48430030,6 = 700,0005 Btujam ft 2 F Flow Area a a. shell side Pt 144 B C ID a s × × × = Pers. 7.1 Kern, 1965 Baffle specing, B = ID5 = 13,255 = 0,05 in C = P T – OD = 1,25 – 1 = 0,25 in 0,0009 25 , 1 144 05 , 25 , 25 , 13 = × × × = s a ft 2 Mass Velocity G s a W Gs = Pers. 7.2 Kern, 1965 W s = 189593,3383 kgjam = 417977,4736 lbjam 1 464419415, 0,0009 6 417977,473 = = Gs lbh ft 2 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Diketahui temperatur rata – rata Ta = 266 F Viskositas, µ = 0,918 lbmft 2 jam Konduktivitas termal, k = 0,087 kern, 1965 Panas spesifik, C = 15,6603 Btulbm F Equivalent diameter shell, D es : D es = OD OD P P T T π π 2 1 4 2 1 86 , 2 1 4 2 − × × Pers. 7.5 kern 1965 D es = 0833 , 2 1 4 0833 , 2 1 1042 , 86 , 1042 , 2 1 4 2 ft ft ft ft π π − × × = 0,1219 ft R es = jam ft lbm ft jam lb ft G D s e 2 2 918 , 1 , 464419415 044 , × = × µ = 6,171 ×10 4 Diperoleh JH = 35 Fig. 28 kern 1965 6493 , 7 078 , 918 , 6603 , 15 . 3 1 3 1 =     − =     k C µ 6493 , 7 1219 , 087 , 16 . 3 1 × × =     × × = Φ k C D k JH h e s o µ = 191,075 Flow Area a tube side n 144 a Nt a t t × × = n = 2 a ’t = 0,204 Tabel 10, Kern, 1965 0,0472 2 144 0,204 6815 , 66 = × × = t a ft 2 Mass Velocity G t a W Gt = Pers. 7.2 Kern, 1965 4388 , 933839 0,0472 44107,7853 = = Gt lbh ft 2 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Bilangan Reynold R et µ = 0,013 cp = 0,03146 lbft 2 jam Gbr 15 Kern 1965 ID = 0,510 in = 0,0425 ft Tbl.10 Kern 1965 Kondisi steam h i0 = 1500 Btujam.ft 2 . F Koefisien panas bersih keseluruhan ; Uc o io o io h h h h Uc + × = 169,4853 1500 191,075 1500 191,075 = + × = Uc Btu h ft 2 F Koefisien kotor ; R D D C D C D U U U U R ⋅ − = 0,0044 169,4853 700,005 169,4853 700,005 = × − = D R Untuk Rd = 0,003 diterima, maka spesifikasi dapat diterima.

19. Menara Destilasi MD-101

Fungsi : memurnikan etanol menjadi 96. Jenis : sieve-tray Bahan Konstruksi : carbon steel SA 283 grade C Kondisi Operasi : Temperatur : 90 C Tekanan : 1 atm Data : Dari perhitungan neraca massa, diperoleh : light key LK = etanol heavy key HK = air Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. R DM = 20,9802 × HF = 0,9697 R D = 31,4703 × LF = 0,0295 × LW = 0,0012 D = 13066,57 kgjam × HW = 0,9980 W = 174036,3425 kgjam × HD = 0,09602 α LD = 2.3012 × LD = 0,9038 α LW = 2.2390 Mencari tahap minimum dengan menggunakan metode Fenske: Pers11.7-12 Geankoplis, 2003 log ] . . . . log[ Lav LW HW HD LD m W X W X D X D X N α = Dimana : LW LD Lav α α α . = Pers 11.7-13 Geankoplis, 2003 2698 , 2 2390 , 2 3012 , 2 = × = Lav α 9374 , 10 2698 , 2 log ] 0012 , 9980 , 09602 , 09038 , log[ = = m N ≈ 11 tahap Mencari tahap teoritis dengan menggunakan persamaan Molokanov: 3333 , 1 4753 , 31 9802 , 20 4703 , 31 1 R R d d = + − = + − = am R X             −     × + × + − + − = 5 . X 1 X 2 , 117 11 4 , 54 1 exp 1 1 X X N N N Y m Walas, 1980 4420 , 0,3333 1 0,3333 3333 , 2 , 117 11 3333 , 4 , 54 1 exp 1 1 5 . =           −     × + × + − + − = N N N Y m tahap 26 8868 , 25 0,4420 1 0,4420 11 1 1 = = − + = − + = + − = N Y Y N N N N N Y m m Maka, jumlah tahap teoritis = 26 tahap = 25 tray teoritis + 1 reboiler Efisiensi tray 80, maka jumlah tray = 25 , 31 8 . 25 = ≈ 32 trays = 31 tahap Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Penentuan Umpan Masuk dengan metode Kirkbride:                 = 2 HD LW LF HF X X X X log 206 . log D W Ns Ne Pers 11.7-21 Geankoplis, 2003                     = 2 0,9998 0,0012 57 , 13066 3425 , 174036 0,0295 0,9697 log 206 . log Ns Ne -0,6592 log = Ns Ne 0,2192 = Ns Ne N e = 0,2192 N s N = N e + N s 31 = 0,2192 N s + N s N s = 26 N e = 31 – 26 = 5 Jadi, umpan masuk pada piring ke – 5 dari atas. Disain kolom Destilasi Direncanakan : Jarak tray t = 0.4 m Hole diameter d o = 6 mm Treybal, 1984 Space between hole center p’= 12 mm Treybal, 1984 Weir height h w = 5 cm Pitch = triangular ¾ in Data : Suhu dan tekanan pada destilasi adalah 356 K dan 1 atm Tabel Komposisi bahan pada alur Vd Komponen alur Vdkmoljam mol Mr mol × Mr EtOH 9225,7538 0,904 46 41,584 H2O 979,7261 0,096 18 1,7317 Avg.mol wieght 10205,4799 43,3157 Laju alir gas G` = 10205,4799 kmoljam = 2,8348 kmols Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. ρ v = 354 273 4 , 22 3157 , 43 × = 1,4912 kgm 3 Laju alir volumetrik gas Q = 273 354 4 , 22 8348 , 2 × × = 3,6758 m 3 s Tabel Komposisi bahan pada alur Lb Bahan F kgjam N kmoljam kgm3 V m 3 vol kgm3 EtOH 544,43 0,2427 512,358 0,0217 0,0012 0,6148 H2O 174036,3425 198,894 1615,00 6,9875 0,9980 1611,77 Glukosa 1401,5657 0,1602 330,790 0,0562 0,0008 0,26460 Total 175982,3383 199,297 7,0654 1 1612,649 Laju alir massa cairan L` = 3620,088 kgjam = 1,0056 kgs Laju alir volumetrik cairan Q = 649 , 1612 1,0056 = 0,0006 m 3 s Perforations Surface tension σ = 0.04 Nm Lyman, 1982 2 o a o p d 907 . A A     = 2 a o 0.0120 0.006 907 . A A       = = 0,25 Konstanta Flooding C F 2 1 2 1 V L 1.4912 1612,649 3,6758 0.0303 Q q       =     = 0,276 = 0,0744t + 0,01173 = 0,07440,4 + 0,01173 = 0,04149 = 0,0304t + 0,05 = 0,03040.4 + 0,05 = 0,02716 C F = 2 , V L 0.02 qQ 1 log             + ⋅ = 2 , 0.02 0.04 0.02716 1,4912 1612,649 6758 0,03033, 1 log 0,04149             + = 0,0407 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. V F = 5 , V V L F C     − = 5 , 3,6758 3,6758 1612,649 0,0407       − = 0,0,8515 ms Asumsi 80 kecepatan flooding Treybal, 1984 V = 0,8 × 0,8515 = 0,6812 ms A n = ms 0,6812 m 3,6758 3 s V Q = = 5,3959 m 2 Untuk W = 0,7T dari tabel 6.1 Treybal, diketahui bahwa luas downspout sebesar 8,8. A t = 5,9166 088 , 1 5,3959 088 , 1 = − = − n A m 2 Column Diameter T = [45,9166 ] 0.5 = 2,7453 m = 108,0855 in Weir length W = 0,75,9166 = 4,1416 m Downsput area A d = 0,0885,9166 = 0,5206 m 2 Active area A a = A t – 2A d =5,9166 – 20,5206 = 4,8752 m 2 Weir crest h 1 Misalkan h 1 = 0.025 m h 1 T = 0,0252,7453 = 0,0091 2 1 5 , 2 2 2 eff W T T h 2 1 W T W T W W                     +         −       −       =       Treybal,1984 2 5 , 2 2 2 eff 4,1416 12,7453 2,7453 0,025 2 1 4,1416 2,7453 4,1416 2,7453 W W                     +         −       −       =       0,6536 W W eff =       3 2 eff 3 2 1 W W W q 666 , h             = 3 2 3 2 0,6536 4,1416 0,0303 666 ,       = m 0,0189 h 1 = Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Perhitungan Pressure Drop Dry pressure drop A o = 0.2268 × 4,8752 = 1,1056 m 2 u o = 0274 , 1,1056 0,0303 A Q o = = C o = 25 . o l d 09 . 1       untuk d o = 6 mm, ld o = 0.32 Tabel 6.2, Treybal, 1984 C o = 1.4492 32 . 1 09 . 1 25 . =               = L v 2 o 2 o d C u . 51 h           = 1612,649 1.4912 1.4492 0,0274 . 51 h 2 2 d mm 10 6 , 1 h 5 d − × = Hydraulic head 2 3 a a m 4,8752 m 3,6758 A Q V s = = = 0,7539 ms 2 1416 , 4 m 2,7453 2 W T z m + = + = = 3,4434 m       + − + = z q 225 , 1 V h 238 , h 725 , 0061 , h 5 , V a w w L       + − + = 3,4434 0.0303 225 , 1 2 5391,491 0,050,7 238 , 0,05 725 , 0061 , h 5 , L m 0,0421 h L = Residual pressure drop g d g 6 h o L c R = 8 0,0069, 1612,649 1 0,04 6 h R = = 0.0025 m Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Total gas pressure drop h G = h d + h L + h R h G = 1,6 ×10 -5 + 0,0421 + 0,0025 h G = 0,0447 m Pressure loss at liquid entrance A da = 0,025 W = 0,025 ×4,1416 m = 0,1035 m 2 2 da 2 A q g 2 3 h     = 2 2 0,1035 0,0303 g 2 3 h       = = 0,0131 m Backup in downspout h 3 = h G + h 2 h 3 = 0,0447 m + 0,0131 m h 3 = 0,0578 m Pengecekan luapan h w + h 1 + h 3 = 0,05 + 0,0189 + 0,0578 h w + h 1 + h 3 = 0,1267 m t2 = 0,42 = 0,2 m Karena nilai h w + h 1 + h 3 lebih kecil dari t2, maka spesifikasi ini dapat diterima, artinya dengan rancangan plate seperti ini diharapkan tidak terjadi luapan Spesifikasi kolom destilasi Tinggi kolom = 30 × 0,4 m = 12 m Tinggi tutup = 7453 , 2 4 1 = 0,6863 m Tinggi total = 12 + 20,6863 = 13,3726 m Tebal tray = o o d d l × = 6 32 , × = 1,92 mm Tekanan operasi = 1 atm = 14,7 psi Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Faktor kelonggaran = 20 Maka, P design = 1,2 14,7 = 17,64 psi Joint efficiency = 0,8 Brownell,1959 Allowable stress = 18750 psia Brownell,1959 Tebal shell tangki: 1,2P - 2SE PD t = thn in tahun 01 , 10 1,217,64 - ,8 2187500 17,6440 t × + = = 0,125 in Tebal shell yang digunakan = 316 in Brownell,1959

20. Kondensor K-101

Fungsi : mengubah fasa uap campuran etanol-air menjadi fasa cair. Jenis : shell and tube exchanger Fluida panas : campuran etanol Temperatur fluida masuk : 80 C = 176 F Temperatur fluida keluar : 30 C = 86 F Fluida dingin : air Temperatur fluida masuk : 25 C = 77 F Temperatur fluida keluar : 40 C = 104 F Mencari t 1 2 1 2 t t ln t t LMTD ∆ ∆ ∆ − ∆ = Kern, 1965 untuk aliran counter: 1 2 2 2 1 1 t T t t T t − = ∆ − = ∆ Keterangan : T 1 T 2 = Suhu masuk dan keluar fluida panas, F t 1 t 2 = Suhu masuk dan keluar fluida dingin, F F LMTD o 30,29 77 86 104 176 ln 77 86 104 176 =     − − − − − = Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Koreksi LMTD CMTD CMTD t = LMTD × Ft 1 2 2 1 t t T T R − − = = 3,33 77 104 86 176 = − − 1 1 1 2 t T t t S − − = = 0,27 77 176 77 104 = − − Dari Fig. 18, Kern, 1988 didapat Ft = 0,79 CMTD t = 30,29 × 0,79 = 23,9291 F Caloric Temperature T c dan t c 131 2 86 176 2 T T T 2 1 a = + = + = F 5 , 90 2 104 77 2 t t t 2 1 a = + = + = F Menghitung jumlah tubes yang digunakan Dari Tabel 8. Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas light organic dan fluida dingin air, diperoleh U D =75 – 150, faktor pengotor R d = 0,003 Diambil U D =90 Btujam ⋅ft 2 ⋅°F Dari tabel 10, Kern 1965 diambil ukuran tube OD = 1 2 1 in = 0,125 ft ID = 1,28 in = 0,1667 ft BWG = 12 At = 0,3921 ft 2 ft L = 24,3696 ft, a. Luas permukaan untuk perpindahan panas, t U Q A D × = Q = 15097325,33 kkaljam kkal Btu 252 , 1 × = 59910021,15 Btujam 2 2 3008 , 27818 9291 , 23 90 Btujam 5 59910021,1 A ft F F ft Btu = × = Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Jumlah tube, 2953 , 2911 ft ft 0,3921 ft 24,3697 ft 3008 , 27818 a L A N 2 2 t = × = × = buah Nilai terdekat adalah 48 buah dengan ID shell = 39 in Tabel 9. Kern, 1965 b. Koreksi U D Dirt Overall Heat Transfer Coefficient t A Q U D ∆ ⋅ = A koreksi = N t × L × at = 1377 × 24,3696 × 0,3925 = 13171,0986 ft 2 90 9291 , 23 3008 , 27818 5991002,15 = × = D U Btu h ft 2 F Ukuran Shell : Dari tabel 9 Kern,1965 diperoleh data : Heat exchanger = 1 Pass Susunan triangular pitch, P T = 1516 in = 0,0781 ft N t = 1377 ID = 39 in = 3,25 ft OD = 34 in = 0,0625 ft Penentuan R D design: Flow Area a shell side Pt 144 B C ID a s × × × = Pers. 7.1 Kern, 1965 Baffle specing, B = ID5 = 395 = 7,8 in C = P T – OD = 0,9375 in – 0,75 in = 0,1875 in 0,4225 9375 , 144 8 , 7 1875 , 39 = × × × = s a ft 2 tube side n 144 a Nt a t t × × = a ’t = 1,29 Tabel 10, Kern, 1965 12,3356 1 144 1,29 1377 = × × = t a ft 2 Mass Velocity G Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. shell side s a W Gs = Kern, 1965 78986,8442 ft 12,3356 lbjam 1 974350,116 2 = = Gs lbh ft 2 tube side t a W Gt = Kern, 1965 4284 , 53963 ft 12,3356 lbjam 2685 , 665671 2 = = Gt lbh ft 2 V = ρ 3600 Gt V = fps 8 lbft 64,428 3600 ft lbjam 4284 , 53963 3 2 = ⋅ Koefisien Perpindahan Panas shell side asumsi awal h o = 300 Btuhr ft2 F tube side untuk V = 8 fps 90,5 F, h i = 1650 Btuhr ft2 F Fig 25, Kern, 1965 OD ID h h i io × = 2838 75 , 1,29 1650 = × = io h Btuhr ft2 F Wall Temperature T w T w = a a a t T ho hio ho t − + + T w = 3,8718 5 , 90 131 300 2838 300 5 , 90 = − + + o F Film temperature t f 89,9359 2 8718 , 3 176 2 1 = + = + = w f T T t F untuk t f didapat data sebagai berikut: f = 1.2 lbft h Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. kf = 0.1 Btu ft h ºF sf = 0.5 kgL dari nilai G” = 78986,8442 lbh ft 2 dan data-data pada t f didapat, h o sebenarnya = 250 Btuft 2 h fig 12.9, Kern, 1965 Clean Overall Heat Transfer Coefficient Uc o io o io h h h h Uc + × = 229,7603 250 2838 250 2838 = + × = Uc Btu h ft 2 F Dirt Factor R D D C D C D U U U U R ⋅ − = 0,006 90 229,7603 90 229,7603 = × − = D R R D hitung ≥R D ketentuan, maka spesifikasi dapat diterima. Bilangan Reynold N Re shell side f s Gs De µ × = Re in 0,0625 75 , 12 4 75 , 1 4 2 2 = ⋅ ⋅ ⋅ × = π π De 8981 , 4113 2 , 1 8442 , 78986 0625 , Re = × = s tube side µ × = Gt D Re t D = ID tube = 1,28 in Tabel 10. Kern, 1965 0944 , 43164 1,645 2685 , 665671 12 28 , 1 Re = × = t Perhitungan Pressure Drop : Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Shell side s e 10 2 s s s D 10 22 . 5 1 N D G f 2 1 P φ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ∆ Kern, 1965 untuk R e = 4113,8981 , f = 0,0025 ft 2 in 2 Fig.29, Kern, 1965 N+1 = LB Kern, 1965 = 144 7,8 = 18,4615 P s yang diperbolehkan adalah ≤10 psi, maka P s dapat diterima. Tube side t 10 2 t t s ID 10 22 . 5 N L G f P φ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ∆ Kern, 1965 untuk R e = 43164,0944 , f = 0.00018 ft 2 in 2 Fig.26, Kern, 1965 002 , 1 1 1,2812 10 22 , 5 4 12 164,0944 0,0001843 10 2 = × × × × × × = ∆ t P psi 2 r g 2 V s n 4 P ⋅ = ∆ untuk G t = 43164,0944 ; 2 g 2 V = 0,002 Fig.27, Kern, 1965 008 , 0,002 1 1 4 = ⋅ ⋅ = ∆ r P psi r t T P P P ∆ + ∆ = ∆ psi P T 01 , 008 , 002 , = + = ∆ P T yang diperbolehkan adalah ≤ 10 psi, maka P s dapat diterima.

21. Tangki Penampung Destilasi ProdukT-104

Fungsi : Menampung etanol Data : Kondisi penampungan : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm psi 8114 , 5 1 ,2 1 0625 , 10 22 , 5 4025 , 37 39 8442 , 78986 . 0025 , 5 . 10 2 = × × × × × × × = ∆ s P Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Laju bahan masuk; m = 13611 kgjam Densitas ; ρ camp = 795,7088 kgm 3 = 49,6763 lbft 3 Perhitungan : a. Volume tangki, V T Volume bahan; V b = ρ m = 3 kgm 795,7088 jamhari 24 hari 7 kg 13611 × × = 2874,3311 m 3 Faktor keamanan, fk = 20 Volume tangki, V T = 1 + fk × V b V T = 1 + 0,2 ×2874,3311 m 3 = 3449,4973 m 3 b. Diameter tangki, D T dan tinggi tangki, H T Perbandingan antara tinggi tangki terhadap diameter tangki 5 : 4, sedangkan perbandingan antara ellipsoidalterhadap diameter 1 : 4 Diameter tangki; D Volume tangki; Vt = Hs Dt 2 4 1 π = 2 2 16 5 4 5 14 , 3 4 1 t D Dt Dt π = 3 3 14 , 3 16 5 4973 , 3449 16 5 = = π Vt D t = 15,2036 m = 49,8802 ft Tinggi tangki; Hs = Dt × 4 5 = 2036 , 15 4 5 × m = 19,004 m = 62,3503 ft Tinggi elipsoidal; H h = 4 1 × 15,2036 m = 3,8009 m = 12,4701 ft Tinggi tangki total; H T = 19,004 m +3,8009 m = 22,8049 m = 74,8183 ft Volume silinder; Vs = 4 1 π Dt 2 Hs = 4 1 3,14 15,2036 m 2 19,004m = 3448,3592 m 3 Volume ellipsoidal, Ve = 3 3 2036 , 15 24 14 , 3 3 m D = π = 2758,7285 m 3 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Volume total tangki yang terpakai = Vs + Ve = 3448,3592 m 3 + 2758,7285 m 3 = 6207,0877 m 3 Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po + 144 1 − Hs ρ Brownll Young, 1959 Dimana : Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi Ph = 14,7 Psi + 144 1 62,3503 49,6763 3 − ft ft lb = 35,8642 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20 Tekanan disain; Pd = 1,2 × 35,8642 Psi = 43,0371 Psi Tebal silinder, ts = nc P SE D P + − × 6 , 2 Dimana; P = Tekanan disain S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi E = Efesiensi sambungan; 80 n = Umur alat 10 tahun c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun ts = tahun in tahun ft in ft 01 , 10 Psi 43,0371 6 , 0,8 psi 18.750 2 12 8802 , 49 Psi 43,0371 × + × − × × × × = 0,9594 = 1 in

22. Pompa Refluks Destilasi P-108

Fungsi : memompa campuran refluks ke menara destilasi Bahan konstruksi : Carbon steel Kondisi operasi : 30 o C.1atm Perhitungan: Laju alir bahan masuk = 428351,3134 kgjam = 262,3175 lbdetik Densitas ; ρ = 7956 kgm 3 = 49,6301 lbft 3 = 7,394 × 10 -4 lbmft detik Kern,1965 Laju alir volumetrik; Q = ρ m = 3 lbft 49,6301 lbdetik 262,3175 = 5,2854 ft 3 detik Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Diameter optimum,ID op = 3,9 Q 0,45 ρ 0,13 PetersTimmerhaus,2004 ID op = 3,9 5,2854 0,45 49,6301 0,13 = 13,7056 in Dipilih pipa 14 in schedule 30 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950 Diameter Luar; OD = 14,0 in Diameter dalam; ID = 13,25 in = 1,104 ft Luas penampang; A = 138 in 2 = 0,9583 ft 2 Kecepatan laju alir; v = A Q = 2 3 ft 0,9583 detik ft 05,2854 = 5,5152 ftdetik Bilangan Reynold, N Re = µ ρ v x ID x = ik lbmft.det 10 7,394 det 5,5152 1042 , 01 lbft 49,6301 4 - 3 × × × ik ft ft = 408987,2043 2100 aliran turbulen Untuk pipa commercial steel, ε = 0,00015 ft Kekasaran relatif = 00013 , 1042 , 1 00015 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 0031 , 2043 , 408987 079 , 079 , 25 , 25 , Re = = N Geankoplis, 2003 Direncanakan sistem perpipaan sebagai berikut : Sistem perpipaan LD L ft 1. Panjang pipa lurus 2. Sambungan pipa - 1 buah gate valve fully open - 3 buah elbow standar 90 - Penyempitan mendadak, K = 0,5 - Pembesaran mendadak, K = 1,0 13 30 27 51 44 14,3546 99,360 29,8134 56,3142 Total panjang pipa ekivalen, L Σ 229,4876 Faktor kerugian karena kehilangan energi; F ∑ Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. F ∑ = gcD L fv 2 4 2 ∑ = ft ik lbf ft lbm ft 104 , 1 det . . 174 , 32 2 76 , 48 , 229 ftdetik 5152 , 5 0083 , 4 2 2 × × × × = 3,2622 ft lbflbm Tinggi pemompaan ∆ Z = 44 ft Dari persamaan Bernoulli; ∆ ∫ = ∑ + + ∆ +     2 1 2 2 P P Wf F dP V gc g Z gc v α Sandler,1987 Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka : ∆     α gc v 2 2 = 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka : ∫ 2 1 P P dP V = 0 Sehingga persamaan Bernoulli menjadi; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ Kerja pompa; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ = 44 ft × 2 2 det 174 , 32 det 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft + 3,2622 ft lbflbm = 47,2622 ft lbflbm Daya pompa; P = Q × ρ × Wf = 5,2854 ft 3 detik × 49,6301 lbft 3 × 47,2622 ft lbflbm = 12397,5908 lb ftdetik550 = 22,5410 HP Efesiensi pompa = 80 Maka daya aktual motor ; P m = 0,8 HP 22,5410 = 28,1763 HP = 29 HP

23. Pompa Destilasi P-109

Fungsi : Untuk mengalirkan destilat ke tangki produk Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Kondisi operasi : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Perhitungan: Laju alir bahan masuk = 13611 kgjam = 8,3352 lbdetik Densitas ; ρ = 795,7088 kgm 3 = 49,6763 lbft 3 Viskositas, µ = 1,1 cp = 7,394 × 10 -4 lbmft detik Kern,1965 Laju alir volumetrik; Q = ρ m = 3 lbft 49,6763 lbdetik 0,8,3352 = 0,1677 ft 3 detik Diameter optimum,ID op = 3,9 Q 0,45 ρ 0,13 PetersTimmerhaus,2004 ID op = 3,9 0,1677 0,45 49,6763 0,13 = 2,9020 in Dipilih pipa 2 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950 Diameter Luar; OD = 2,38 in Diameter dalam; ID = 2,067 in = 0,1722 ft Luas penampang; A = 0,622 in 2 = 0,0043 ft 2 Kecepatan laju alir; v = A Q = 2 3 ft 0,0043 detik ft 0,1677 = 38,8244 ftdetik Bilangan Reynold, N Re = µ ρ v ID × × = ik lbmft.det 10 7,394 det 38,8244 1722 , lbft 49,6763 4 - 3 × × × ik ft ft = 449410,4016 2100 aliran turbulen Untuk pipa commercial steel, ε = 0,00015 ft Kekasaran relatif = 00087 , 1722 , 00015 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 0031 , 4016 , 449410 079 , 079 , 25 , Re = = N Geankoplis, 2003 Direncanakan sistem perpipaan sebagai berikut : Sistem perpipaan LD L ft 1. Panjang pipa lurus 55 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. 2. Sambungan pipa - 1 buah gate valve fully open - 1 buah elbow standar 90 - Penyempitan mendadak, K = 0,5 - Pembesaran mendadak, K = 1,0 13 30 27 51 2,2386 5,166 4,6494 8,7822 Total panjang pipa ekivalen, L Σ 75,8362 Faktor kerugian karena kehilangan energi; F ∑ F ∑ = gcD L fv 2 4 2 ∑ = ft ik lbf ft lbm ft 1722 , det . . 174 , 32 2 75,8362 ftdetik 38,8244 0031 , 4 2 2 × × × × = 127,9203 ft lbflbm Tinggi pemompaan ∆ Z = 55 ft Dari persamaan Bernoulli; ∆ ∫ = ∑ + + ∆ +     2 1 2 2 P P Wf F dP V gc g Z gc v α Sandler,1987 Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka: ∆     α gc v 2 2 = 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka ∫ 2 1 P P dP V = 0 Sehingga persamaan Bernoulli menjadi; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ Kerja pompa; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ = 55 ft × 2 2 det 174 , 32 det 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft + 127,9203 ft lbflbm = 182,9203 ft lbflbm Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Daya pompa; P = Q × ρ × Wf = 0,1677 ft 3 detik × 49,6763 lbft 3 × 182,9203 ft lbflbm = 1523,8571 lb ftdetik550 = 2,7706 HP Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P = 0,8 HP 2,7706 = 3,4633 HP = 4 HP

24. Tangki Penyimpan Saccharomyces T-105

Fungsi : Menyimpan saccharomyces Data: Kondisi penampungan : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Laju bahan masuk; m = 1110,04975 kgjam Densitas ; ρ camp = 1800 kgm 3 = 112,375 lbft 3 Perhitungan : a. Volume tangki, V T Volume bahan; V b = ρ m = 3 kgm 1800 kg 1110,04975 = 0,6166 m 3 Faktor keamanan, fk = 20 Volume tangki, V T = 1 + fk × V b V T = 1 + 0,2 ×0,6166 m 3 = 0,7401 m 3 b. Diameter tangki, D T dan tinggi tangki, H T Perbandingan antara tinggi tangki terhadap diameter tangki 2 : 4, sedangkan perbandingan antara ellipsoidal terhadap diameter 1 : 4 Diameter tangki; D Volume tangki; Vt = Hs Dt 2 4 1 π = 2 2 8 2 4 2 14 , 3 4 1 t D Dt Dt π = Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. 3 3 14 , 3 8 2 7401 , 8 2 = = π Vt D t = 0,9805 m = 3,2170 ft Tinggi tangki; Hs = Dt × 4 2 = 9805 , 4 2 × m = 0,2451 m = 0,8042 ft Tinggi ellipsoidal; H h = 4 1 × 0,578 m = 0,1445 m = 0,474 ft Tinggi tangki total; H T = 0,4902 m +0,2451 m = 1,2945 m = 4,2468 ft Volume silinder, Vs = 4 1 π Dt 2 Hs = 4 1 3,14 0,9805 m 2 0,4902m = 0,3699 m 3 Volume ellipsoidal, Ve = 3 3 9805 , 24 14 , 3 3 m D = π = 0,025 m 3 Volume total tangki yang terpakai = Vs + Ve = 0,3699 m 3 + 0,1233 m 3 = 0,4932 m 3 Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po + 144 1 − Hs ρ Brownll Young, 1959 Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi Ph = 14,7 Psi + 144 1 1,6084 112,375 3 − ft ft lb = 15,1747 Psi Faktor keamanan ; Fk = 15 Tekanan disain; Pd = 1,15 × 15,1747 Psi = 17,4510 Psi Tebal silinder, ts = nc P SE D P + − × 6 , 2 Dimana; P = Tekanan disain S = Tegangan yang diizinkan 12.650 psi E = Efesiensi sambungan; 85 n = Umur alat 15 tahun Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun ts = tahun in tahun ft in ft 01 , 15 Psi 7,4510 1 6 , 0,85 psi 12.650 2 12 2570 , 3 Psi 17,4510 × + × − × × × × = 0,1813 = 110 in

25. Tangki Penyimpan NH

4 2 SO 4 T-106 Fungsi : Menyimpan NH 4 2 SO 4 Data : Kondisi penampungan : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Laju bahan masuk; m = 888,0398 kgjam Densitas ; ρ camp = 1769 kgm 3 = 110,435 lbft 3 Perhitungan : a. Volume tangki, V T Volume bahan; V b = ρ m = 3 kgm 1769 kg 888,0398 = 0,5020 m 3 Faktor keamanan, fk = 20 Volume tangki, V T = 1 + fk × V b V T = 1 + 0,2 ×0,5020 m 3 = 0,6024 m 3 b. Diameter tangki, D T dan tinggi tangki, H T Perbandingan antara tinggi tangki terhadap diameter tangki 2 : 4, sedangkan perbandingan antara ellipsoidal terhadap diameter 1 : 4 Diameter tangki; D Volume tangki; Vt = Hs Dt 2 4 1 π = 2 2 8 2 4 2 14 , 3 4 1 t D Dt Dt π = 3 3 14 , 3 8 2 6024 , 8 2 = = π Vt D t = 0,9155 m = 3,0036 ft Tinggi tangki; Hs = Dt × 4 2 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. = 9155 , 4 2 × m = 0,4577 m = 1,5017 ft Tinggi elipsoidal; H h = 4 1 × 0,9155 m = 0,2288 m = 0,7508 ft Tinggi tangki total; H T = 0,4577 m +0,2288 m = 0,6865 m = 2,2522 ft Volume silinder, Vs = 4 1 π Dt 2 Hs = 4 1 3,14 0,9155 m 2 0,4577m = 0,3011 m 3 Volume ellipsoidal, Ve = 3 3 2288 , 24 14 , 3 3 m D = π = 0,0015 m 3 Volume total tangki yang terpakai = Vs + Ve = 0,3011 m 3 + 0,0015 m 3 = 0,3026 m 3 Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po + 144 1 − Hs ρ Brownll Young, 1959 Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi Ph = 14,7 Psi + 144 1 1,5017 110,435 3 − ft ft lb = 15,0847 Psi Faktor keamanan ; Fk = 15 Tekanan disain; Pd = 1,15 × 15,0847 Psi = 17,3474 Psi Tebal silinder, ts = nc P SE D P + − × 6 , 2 Dimana; P = Tekanan disain S = Tegangan yang diizinkan 12.650 psi E = Efesiensi sambungan; 85 n = Umur alat 15 tahun c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun ts = tahun in tahun ft in ft 01 , 15 Psi 7,3474 1 6 , 0,85 psi 12.650 2 12 0036 , 3 Psi 17,3474 × + × − × × × × = 0,1790 = 16 in Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010.

26. Tangki Penyimpan H

2 SO 4 T-107 Fungsi : Menyimpan H 2 SO 4 Data: Kondisi penampungan : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Laju bahan masuk; m = 888,0398 kgjam Densitas ; ρ camp = 1834 kgm 3 = 114,493 lbft 3 Perhitungan : a. Volume tangki, V T Volume bahan; V b = ρ m = 3 kgm 1834 kg 888,0398 = 0,4842 m 3 Faktor keamanan, fk = 20 Volume tangki, V T = 1 + fk × V b V T = 1 + 0,2 ×0,4842 m 3 = 0,5810 m 3 b. Diameter tangki, D T dan tinggi tangki, H T Perbandingan antara tinggi tangki terhadap diameter tangki 2 : 4, sedangkan perbandingan antara ellipsoidal terhadap diameter 1 : 4 Diameter tangki; D Volume tangki; Vt = Hs Dt 2 4 1 π = 2 2 8 2 4 2 14 , 3 4 1 t D Dt Dt π = 3 3 14 , 3 8 2 5810 , 8 2 = = π Vt D t = 0,9045 m = 2,9676 ft Tinggi tangki; Hs = Dt × 4 2 = 9045 , 4 2 × m = 0,4522 m = 1,4837 ft Tinggi elipsoidal; H h = 4 1 × 0,9045 m = 0,2261 m = 0,7418 ft Tinggi tangki total; H T = 0,4522 m +0,2261 m = 0,6783 m = 2,2254 ft Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Volume silinder, Vs = 4 1 π Dt 2 Hs = 4 1 3,14 0,9045 m 2 0,4522m = 0,2904 m 3 Volume ellipsoidal, Ve = 24 9045 , 14 , 3 3 3 3 = D π = 0,0968 m 3 Volume total tangki yang terpakai = Vs + Ve = 0,2904 m 3 + 0,0968 m 3 = 0,3872 m 3 Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po + 144 1 − Hs ρ Brownll Young, 1959 Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi Ph = 14,7 Psi + 144 1 1,4837 114,493 3 − ft ft lb = 15,0845 Psi Faktor keamanan ; Fk = 15 Tekanan disain; Pd = 1,15 × 15,0845 Psi = 17,3472 Psi Tebal silinder, ts = nc P SE D P + − × 6 , 2 Dimana; P = Tekanan disain S = Tegangan yang diizinkan 12.650 psi E = Efesiensi sambungan; 85 n = Umur alat 15 tahun c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun ts = tahun in tahun x ft in ft 01 , 15 Psi 17,3472 6 , 0,85 psi 12.650 2 12 9676 , 2 Psi 17,3472 × + − × × × × = 0,1787 = 211 in

27. Pompa H

2 SO 4 P-110 Fungsi : Untuk mengalirkan H 2 SO 4 ke Fermentor Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Tipe : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : Carbon steel Kondisi operasi : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Perhitungan: Laju alir bahan masuk = 888,0398 kgjam = 0,5438 lbdetik Densitas ; ρ = 1834 kgm 3 = 114,493 lbft 3 Viskositas, µ = 0,32 cp = 2 × 10 -4 lbmft detik Kern,1965 Laju alir volumetrik; Q = ρ m = 3 lbft 114,493 lbdetik 0,5438 = 4,7498 ×10 -3 ft 3 detik Diameter optimum,ID op = 3,9 Q 0,45 ρ 0,13 PetersTimmerhaus,2004 ID op = 3,9 4,7498 × 10 -3 0,45 114,493 0,13 = 0,6504 in Dipilih pipa ½ in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950 Diameter Luar; OD = 0,840 in Diameter dalam; ID = 0,622 in = 2,0406 ft Luas penampang; A = 0,304 in 2 = 0,0021 ft 2 Kecepatan laju alir; v = A Q = 2 3 -3 ft 0,0021 detik ft 10 4,7498 × = 2,2499 ftdetik Bilangan Reynold, N Re = µ ρ v ID × × = ik lbmft.det 10 2 det 2,2499 0406 , 2 lbft 114,493 4 - 3 × × × ik ft ft = 2628276,509 2100 aliran turbulen Dari Geankoplis, 2003 untuk pipa commercial steel, ε = 0,00015 ft Kekasaran relatif = 00007 , 0406 , 2 00015 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 0019 , 509 , 2628276 079 , 079 , 25 , 25 , Re = = N Geankoplis, 2003 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Direncanakan sistem perpipaan sebagai berikut : Sistem perpipaan LD L ft 1. Panjang pipa lurus 2. Sambungan pipa - 1 buah gate valve fully open - 2 buah elbow standar 90 - Penyempitan mendadak, K = 0,5 - Pembesaran mendadak, K = 1,0 13 30 27 51 65 26,5278 122,436 55,0962 104,0705 Total panjang pipa ekivalen, L Σ 308,0266 Faktor kerugian karena kehilangan energi; F ∑ F ∑ = gcD L fv 2 4 2 ∑ = ft ik lbf ft lbm ft 0406 , 2 det . . 174 , 32 2 308,0266 ftdetik 10,0518 0016 , 4 2 2 × × × × = 1,1376 ft lbflbm Tinggi pemompaan ∆ Z = 65 ft Dari persamaan Bernoulli; ∆ ∫ = ∑ + + ∆ +     2 1 2 2 P P Wf F dP V gc g Z gc v α Sandler,1987 Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka: ∆     α gc v 2 2 = 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka : ∫ 2 1 P P dP V = 0 Sehingga persamaan Bernoulli menjadi; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ Kerja pompa; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. = 65 ft × 2 2 det 174 , 32 det 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft + 1,1376 ft lbflbm = 66,1376 ft lbflbm Daya pompa; P = Q × ρ × Wf = 4,7498 × 10 -3 ft 3 detik × 114,493 lbft 3 × 66,1376 ft lbflbm = 35,9669 lb ftdetik550 = 0,0653 HP Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P = 0,8 HP 0,0653 = 0,081 HP = 110 HP

28. Reboiler RB-101

Fungsi : Menaikkan suhu campuran etanol, air dan glukosa sebelum dimasukkan ke dalam kolom destilasi. Jenis : shell and tube exchanger Fluida panas : Steam Temperatur fluida masuk : 130 C = 266 F Temperatur fluida keluar : 130 C = 266 F Fluida dingin : Campuran etanol Temperatur fluida masuk : 65 C = 149 F Temperatur fluida keluar : 80 C = 176 F Mencari t 1 2 1 2 t t ln t t LMTD ∆ ∆ ∆ − ∆ = Kern, 1965 untuk aliran counter: 1 2 2 2 1 1 t T t t T t − = ∆ − = ∆ Keterangan : T 1 T 2 = Suhu masuk dan keluar fluida panas, F t 1 t 2 = Suhu masuk dan keluar fluida dingin, F F LMTD o 102,9103 149 266 176 6 26 ln 149 266 176 266 =     − − − − − = Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Koreksi LMTD CMTD CMTD t = LMTD × Ft 1 2 2 1 t t T T R − − = = 176 194 266 266 = − − 1 1 1 2 t T t t S − − = = 0,2307 149 266 149 176 = − − R = 0, maka F t = 1 CMTD t = 102,9103 ×1 = 102,9103 F Caloric Temperature T c dan t c 266 2 266 266 2 T T T 2 1 a = + = + = F 5 , 162 2 176 149 2 t t t 2 1 a = + = + = F Menghitung jumlah tubes yang digunakan Dari Tabel 8. Kern, 1965, kondensor untuk fluida dingin light organic dan fluida panas steam, diperoleh U D =100 – 200 Btujam ⋅ft 2 ⋅°F Diambil U D =150 Btujam ⋅ft 2 ⋅°F Dari tabel 10, Kern 1965 diambil ukuran tube OD = 1 2 1 in = 0,125 ft ID = 1,28 in = 0,1667 ft BWG = 12 at = 0,3921 ft 2 ft L = 24,3696 ft, a. Luas permukaan untuk perpindahan panas, t U Q A D × = 2 2 2132 , 1539 9103 , 102 150 Btujam 9 23760133,9 A ft F F ft Btu = × = Jumlah tube, 0837 , 161 ft ft 0,3921 ft 24,3697 ft 1539,2132 a L A N 2 2 t = × = × = buah Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. b. Koreksi U D Dirt Overall Heat Transfer Coefficient t A Q U D ∆ ⋅ = A koreksi = N t × L × at = 160 × 24,3696 × 0,3925 = 1528,8512 ft 2 151,0166 9103 , 102 1528,8512 9 23760133,9 = × = D U Btu h ft 2 F Ukuran Shell : Dari tabel 9 Kern,1965 diperoleh data : Hear exchanger = 2 Pass Susunan triangular pitch, P T = 1516 in = 0,0781 ft N t = 160 ID = 15 14 in = 1,2708 ft OD = 34 in = 0,0625 ft Penentuan R D design: Flow Area a shell side Pt 144 B C ID a s × × × = Pers. 7.1 Kern, 1965 Baffle specing, B = ID5 = 15,255 = 3,05 in C = P T – OD = 0,9375 in – 0,75 in = 0,1875 in 0,0646 9375 , 144 05 , 3 1875 , 25 , 15 = × × × = s a ft 2 tube side n 144 a Nt a t t × × = a ’t = 1,29 Tabel 10, Kern, 1965 0,7166 2 144 1,29 160 = × × = t a ft 2 Mass Velocity G shell side Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. s a W Gs = Pers 7.2 Kern, 1965 6 6005737,87 ft 0,0646 lbjam 8 387950,666 2 = = Gs lbh ft 2 tube side t a W Gt = Pers 7.2 Kern, 1965 1167 , 21270 ft 0,7166 lbjam 15242,1656 2 = = Gt lbh ft 2 Bilangan Reynold Diketahui temperatur rata – rata Ta = 266 F Viskositas, µ = 2,0037 lbmft. jam Konduktivitas termal, k = 0,336 Btuft.jam. F kern, 1965 Panas spesifik, C = 0,9988 Btulbm F Equivalent diameter shell, D es : D es = OD OD P P T T π π 2 1 4 2 1 86 , 2 1 4 2 − × × Pers. 7.5 kern 1965 D es = 0625 , 2 1 4 0625 , 2 1 0781 , 86 , 0781 , 2 1 4 2 ft ft ft ft π π − × × = 0,0089 ft R es = jam ft lbm ft jam lb ft G D s e 2 2 0037 , 2 876 , 6005737 0089 , × = × µ = 26850,4025 Diperoleh JH = 82 Fig. 28 kern 1965 9739 , 42 , 2 0037 , 2 14 , 14 , =       =     = Φ w panas air s µ µ 9854 , 1 336 , 0037 , 2 9988 , . 3 1 3 1 =     × =     k C µ 9739 , 9854 , 1 0089 , 336 , 82 . 3 1 × × × = Φ     × × = s e o k C D k JH h µ = 5985,8455 Btujam.ft 2 . F Diketahui temperatur rata – rata ta = 162,5 F Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Viskositas, µ = 1,908307 lbmft. jam Konduktivitas termal, k = 0,500103 Btuft.jam. F kern, 1965 Panas spesifik, C = 1,14 Btulbm F Equivalent diameter shell, D es : R et = jam ft lbm ft jam lb ft G ID t 2 2 908307 , 1 1167 , 21270 0832 , 3 × = × µ = 14164,4213 Diperoleh JH = 300 Fig. 28 kern 1965 997 , 936 , 1 908307 , 1 14 , 14 , tan =       =     = Φ air laru t µ µ 4715 , 1 500103 , 908307 , 1 8361 , . 3 1 3 1 =     × =     k C µ 997 , 4715 , 1 2708 , 1 500103 , 300 . 3 1 × × × = Φ     × × = t e i k C D k JH h µ = 173,2044 Btujam.ft 2 . F F ft jam Btu ft ft F ft jam Btu OD ID h h i o 2 2 . . 7305 , 3521 0625 , 2708 , 1 . . 2044 , 173 = × = × = Koefisien Perpindahan Panas menyeluruh bersih Uc o io o io h h h h Uc + × = 0852 , 165 7305 , 3521 173,2044 7305 , 3521 173,2044 = + × = Uc Btu h ft 2 F Faktor Pengotor R D D C D C D U U U U R ⋅ − = 0,005 0166 , 151 165,0852 0166 , 151 165,0852 = × − = D R R D hitung ≥ R D ketentuan, maka spesifikasi dapat diterima. Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Perhitungan Pressure Drop : Shell side s e 10 2 s s s D 10 22 . 5 1 N D G f 2 1 P φ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ∆ Kern, 1965 untuk R e = 26850,4025 , f = 0,0018 ft 2 in 2 Fig.29, Kern, 1965 N+1 = 12 LB Kern, 1965 = 12 ×24,3696 3,05 = 95,8803 P s yang diperbolehkan adalah ≤10 psi, maka P s dapat diterima. Tube side t 10 2 t t s ID 10 22 . 5 N L G f P φ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ∆ Kern, 1965 untuk R e = 14164,4213 , f = 0,00025 ft 2 in 2 Fig.26, Kern, 1965 010 , 1 1,2708 10 22 , 5 4 3696 , 24 270,1167 0,0002521 10 2 = × × × × × = ∆ t P psi 2 r g 2 V s n 4 P ⋅ = ∆ untuk G t = 21270,1167 ; 2 g 2 V = 0,0059 Fig.27, Kern, 1965 0944 , 0,0059 1 4 4 = ⋅ ⋅ = ∆ r P psi r t T P P P ∆ + ∆ = ∆ psi P T 9864 , 0944 , 8920 , = + = ∆ P T yang diperbolehkan adalah ≤ 10 psi, maka P s dapat diterima.

29. Pompa Bottom Produk P-111

Fungsi : Untuk memompakan liquid bottom ke reboiler Kondisi operasi : 90 o C.1atm Perhitungan: psi 8920 , 9739 , ,98 0089 , 10 22 , 5 8803 , 95 2708 , 1 876 , 6005737 . 0018 , 5 . 10 2 = × × × × × × × = ∆ s P Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Laju alir bahan masuk = 617944,6517 kgjam = 378,4224 lbdetik Densitas ; ρ = 110,2 kgm 3 = 68,7954 lbft 3 Viskositas, µ = 0,171 cp = 1,1 × 10 -4 lbmft detik Kern,1965 Laju alir volumetrik; Q = ρ m = 3 lbft 68,7954 lbdetik 378,4224 = 5,5006 ft 3 detik Diameter optimum,ID op = 3,9 Q 0,45 ρ 0,13 PetersTimmerhaus,2004 ID op = 3,9 5,5006 0,45 68,7954 0,13 = 14,5591 in Dipilih pipa 3 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950 Diameter Luar; OD = 10,75 in Diameter dalam; ID = 10,02 in = 0,835 ft Luas penampang; A = 78,8 in 2 = 0,5472 ft 2 Kecepatan laju alir; v = A Q = 2 3 ft 0,5472 detik ft 5,5006 = 10,0518 ftdetik Bilangan Reynold, N Re = µ ρ v ID × × = ik lbmft.det 10 1,1 det 10,0518 835 , lbft 68,7954 4 - 3 × × × ik ft ft = 5249277,469 2100 aliran turbulen Dari Geankoplis, 2003 untuk pipa commercial steel, ε = 0,00015 ft Kekasaran relatif = 00017 , 835 , 00015 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 0016 , 469 , 5249277 079 , 079 , 25 , 25 , Re = = N Geankoplis, 2003 Direncanakan sistem perpipaan sebagai berikut : Sistem perpipaan LD L ft 1. Panjang pipa lurus 2. Sambungan pipa 80 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. - 1 buah gate valve fully open - 2 buah elbow standar 90 - Penyempitan mendadak, K = 0,5 - Pembesaran mendadak, K = 1,0 13 30 27 51 10,855 50,1 22,545 42,585 Total panjang pipa ekivalen, L Σ 196,085 Faktor kerugian karena kehilangan energi; F ∑ F ∑ = gcD L fv 2 4 2 ∑ = ft ik lbf ft lbm ft 835 , det . . 174 , 32 2 196,085 ftdetik 10,0518 0016 , 4 2 2 × × × × = 2,3598 ft lbflbm Tinggi pemompaan ∆ Z = 80 ft Dari persamaan Bernoulli; ∆ ∫ = ∑ + + ∆ +     2 1 2 2 P P Wf F dP V gc g Z gc v α Sandler,1987 Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka: ∆     α gc v 2 2 = 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka: ∫ 2 1 P P dP V = 0 Sehingga persamaan Bernoulli menjadi; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ Kerja pompa; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ = 80 ft × 2 2 det 174 , 32 det 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft + 2,3598 ft lbflbm = 82,3598 ft lbflbm Daya pompa; P = Q × ρ × Wf = 5,5006 ft 3 detik × 68,7954 lbft 3 × 82,3598 ft lbflbm Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. = 31166,2956 lb ftdetik550 = 56,6659 HP Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P = 0,8 HP 56,6659 = 70,832 HP = 71 HP

30. Pompa Reboiler P-112

Fungsi : memompakan larutan dari reboiler ke tangki penampung hasil samping. Kondisi operasi : 90 o C.1atm Perhitungan: Laju alir bahan masuk = 175982,34 kgjam = 107,7696 lbdetik Densitas ; ρ = 110,2 kgm 3 = 68,7954 lbft 3 Viskositas, µ = 0,171 cp = 1,1 × 10 -4 lbmft detik Kern,1965 Laju alir volumetrik; Q = ρ m = 3 lbft 68,7954 lbdetik 107,7696 = 1,5665 ft 3 detik Diameter optimum,ID op = 3,9 Q 0,45 ρ 0,13 PetersTimmerhaus,2004 ID op = 3,9 1,5665 0,45 68,7954 0,13 = 8,2731 in Dipilih pipa 3 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950 Diameter Luar; OD = 8,625 Diameter dalam; ID = 7,981 in = 0,6650 ft Luas penampang; A = 50 in 2 = 0,3472 ft 2 Kecepatan laju alir; v = A Q = 2 3 ft 0,3472 detik ft 1,5665 = 4,5118 ftdetik Bilangan Reynold, N Re = µ ρ v ID × × = ik lbmft.det 10 1,1 det 4,5118 6650 , lbft 68,7954 4 - 3 × × × ik ft ft = 1876458,842 aliran turbulen Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Dari Geankoplis, 2003 untuk pipa commercial steel, ε = 0,00015 ft Kekasaran relatif = 00022 , 6650 , 00015 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 0021 , 842 , 1876458 079 , 079 , 25 , 25 , Re = = N Geankoplis, 2003 Direncanakan sistem perpipaan sebagai berikut : Sistem perpipaan LD L ft 1. Panjang pipa lurus 2. Sambungan pipa - 1 buah gate valve fully open - 2 buah elbow standar 90 - Penyempitan mendadak, K = 0,5 - Pembesaran mendadak, K = 1,0 13 30 27 51 39 8,645 39,9 17,955 33,915 Total panjang pipa ekivalen, L Σ 129,415 Faktor kerugian karena kehilangan energi; F ∑ F ∑ = gcD L fv 2 4 2 ∑ = ft ik lbf ft lbm ft 6650 , det . . 174 , 32 2 129,415 ftdetik 4,5118 0021 , 4 2 2 × × × × = 0,5171 ft lbflbm Tinggi pemompaan ∆ Z = 39 ft Dari persamaan Bernoulli; ∆ ∫ = ∑ + + ∆ +     2 1 2 2 P P Wf F dP V gc g Z gc v α Sandler,1987 Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka: ∆     α gc v 2 2 = 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka: ∫ 2 1 P P dP V = 0 Sehingga persamaan Bernoulli menjadi; Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Wf = F gc g Z ∑ + ∆ Kerja pompa; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ = 39 ft × 2 2 det 174 , 32 det 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft + 0,5171 ft lbflbm = 39,5171 ft lbflbm Daya pompa; P = Q × ρ × Wf = 1,5665 ft 3 detik × 68,7954 lbft 3 × 39,5171 ft lbflbm = 425,6827 lb ftdetik550 = 7,7431 HP Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P = 0,8 HP 7,7431 = 9,678 HP = 10 HP LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LD.1 Pompa Air Sungai P-101 Fungsi : memompa air dari sungai ke bak penampungan Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial Steel Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Kondisi operasi : Temperatur : 30 o C Laju alir massa F : 239870,8764 kgjam = 146,8942 lbmdet Densitas air : 998,23 kgm 3 = 62,1778 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas air : 0,8 cP = 5,38 × 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Laju alir volume, Q : ρ F = 3 1778 , 62 det 8942 , 146 ft lbm lbm = 2,3624 ft 3 s Diameter optimum, D e = 3,9 × Q 0,45 × 0,13 Timmerhouse, 2004 = 3,9 × 2,3624 0,45 × 62,1778 0,13 = 9,8232 in Digunakan pipa 10 in schedule 30 dengan data – data sebagai berikut : − Diameter dalam ID : 10,02 in = 0,835 ft − Diameter luar OD : 10,75 in − Luas penampang dalam Ai : 78,8 in 2 = 0,5472 ft 2 Kecepatan linier, v = i A Q = 2 3 5472 , 3624 , 2 ft s ft = 4,3170 fts Bilangan Reynold, N Re = µ ρ D v = 4 10 . 38 , 5 835 , 3170 , 4 1778 , 62 − = 416602,2394 Untuk Commercial Steel , = 0,0015 ft Kekasaran relatif = 00017 , 835 , 00015 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 0031 , 4 416602,239 079 , Re 079 , 25 , 25 , = = N Direncanakan Sistem perpipaan sebagai berikut : Sistem Perpipaan LD L ft 1. Panjang pipa lurus 2. Sambungan pipa - 1 buah gate valve fully open - 2 buah elbow standar 90 - Penyempitan mendadak, K = 0,5 - Pembesaran mendadak, K = 1 13 30 27 51 140 10,855 50,1 22,545 42,585 Total panjang pipa ekivalen, ∑ L 266,085 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Faktor kerugian karena kehilangan energi; F ∑ F ∑ = gcD L fv 2 4 2 ∑ = ft ik lbf ft lbm ft 835 , det . . 174 , 32 2 085 , 136 ftdetik ,3170 4 0031 , 4 2 2 × × × = 1,1444 ft lbflbm Tinggi pemompaan ∆ Z = 20 ft Dari persamaan Bernoulli; ∆ ∫ = ∑ + + ∆ +     2 1 2 2 P P Wf F dP V gc g Z gc v α Sandler,1987 Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka: ∆     α gc v 2 2 = 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka ∫ 2 1 P P dP V = 0 Sehingga persamaan Bernoulli menjadi; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ Kerja pompa; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ = 20 ft × 2 2 det 174 , 32 det 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft + 1,1444 ft lbflbm = 21,1444 ft lbflbm Daya pompa; P = Q × ρ × Wf = 2,3624 ft 3 detik × 62,1778 lbft 3 × 21,1444 ft lbflbm = 3105,8762 lb ftdetik550 = 5,647 HP Efesiensi pompa = 80 Maka daya aktual motor; P m = 0,8 HP 5,647 = 7 HP LD.2 Bak Penampungan BP-101 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Fungsi : untuk menampung air dan mengendapkan lumpur yang terbawa dari sungai Bentuk : bak dengan permukaan persegi Konstruksi : beton kedap air Densitas air pada suhu 30 o C : 998,23 kgm 3 Direncanakan lama penampungan 10 jam, maka : Laju alir = 10 jam ×239870,8764 kgjam = 2398708,764 kgjam Faktor keamanan = 10 Volume bak = 3 23 , 998 kgjam 4 239870,876 1 , 1 m kg × = 2638579,64 m 3 Dimensi bak : - Panjang p = 3 × tinggi bak t - Lebar l = 2 × tinggi bak t Maka, V = p × l × t 2638579,64 = 9t 2 t = 3 9 64 , 2638579 = 66,4317 m diperoleh : Panjang p = 3 × 66,4317 m = 199,2953 m Lebar l = 2 ×66,4317 m = 132,8634 m LD.3 Pompa Bak Penampung P-102 Fungsi : memompa air dari bak penampung ke clarifier Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur : 30 o C Bahan konstruksi : Commercial Steel Laju alir massa F : 239870,8764 kgjam = 335,989 lbmdet Densitas air : 998,23 kgm 3 = 62,1778 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas air : 0,8 cP = 5,38 × 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Laju alir volume, Q : ρ F = 3 1778 , 62 det 8942 , 146 ft lbm lbm = 2,3624 ft 3 s Diameter optimum, D e = 3,9 × Q 0,45 × 0,13 Timmerhouse, 2004 = 3,9 × 2,3624 0,45 × 62,1778 0,13 = 9,8232 in Digunakan pipa 10 in schedule 30 dengan data – data sebagai berikut : − Diameter dalam ID : 10,02 in = 0,835 ft − Diameter luar OD : 10,75 in − Luas penampang dalam Ai : 78,8 in 2 = 0,5472 ft 2 Kecepatan linier, v = i A Q = 2 3 5472 , 3624 , 2 ft s ft = 4,3170 fts Bilangan Reynold, N Re = µ ρ D v = 4 10 . 38 , 5 835 , 3170 , 4 1778 , 62 − = 416602,2394 Untuk Commercial Steel , = 0,0015 ft Kekasaran relatif = 00017 , 835 , 00015 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 0031 , 4 416602,239 079 , Re 079 , 25 , 25 , = = N Direncanakan Sistem perpipaan sebagai berikut : Sistem Perpipaan LD L ft 1. Panjang pipa lurus 2. Sambungan pipa - 1 buah gate valve fully open - 2 buah elbow standar 90 - Penyempitan mendadak, K = 0,5 - Pembesaran mendadak, K = 1 13 30 27 51 80 10,855 50,1 22,545 42,585 Total panjang pipa ekivalen, ∑ L 206,085 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Faktor kerugian karena kehilangan energi; F ∑ F ∑ = gcD L fv 2 4 2 ∑ = ft ik lbf ft lbm ft 835 , det . . 174 , 32 2 085 , 206 ftdetik ,3170 4 0031 , 4 2 2 × × × = 0,8863 ft lbflbm Tinggi pemompaan ∆ Z = 20 ft Dari persamaan Bernoulli; ∆ ∫ = ∑ + + ∆ +     2 1 2 2 P P Wf F dP V gc g Z gc v α Sandler,1987 Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka: ∆     α gc v 2 2 = 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka ∫ 2 1 P P dP V = 0 Sehingga persamaan Bernoulli menjadi; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ Kerja pompa; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ = 20 ft × 2 2 det 174 , 32 det 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft + 0,8863 ft lbflbm = 20,08863 ft lbflbm Daya pompa; P = Q × ρ × Wf = 2,3624 ft 3 detik × 62,1778 lbft 3 × 20,08863 ft lbflbm = 2950,7954 lb ftdetik550 = 5,3650 HP Efesiensi pompa = 80 Maka daya aktual motor; P m = 0,8 HP 5,3650 = 7 HP LD.4 Tangki Pelarutan Aluminium Sulfat Al 2 SO 4 3 TP-101 Fungsi : Tempat untuk melarutkan Aluminium Sulfat Al 2 SO 4 3 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Bentuk : silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Kondisi pelarutan : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Jumlah air yang diolah = 239870,8764 kgjam Jumlah alum yang dibutuhkan = 11,9935 kgjam Tangki pelarutan aluminium sulfat dirancang untuk 1 hari Banyak alum yang dilarutkan = 24 × 2,7432 = 65,8384 kg Densitas Al 2 SO 4 3 30 = 1363 kgm 3 Lama penampungan persediaan = 7 hari Banyak alum yang dilarutkan = 7 × 24 jam × 11,9935 kgjam = 2014,908 kg a. Jenis dan sifat bahan Bahan yang dipakai Al 2 SO 4 3 dengan kadar 30 berat, sifat – sifat : Densitas Al 2 SO 4 3 pada 25 o C, 1 atm = 1363 kgm 3 = 84,8986 lbft 3 Viskositas Al 2 SO 4 3 pada 25 o C, 1 atm = 6,72 × 10 -4 lbmf.detik kirk othmer,1976 b. Penentuan volume tangki Volume larutan Al 2 SO 4 3 = alum densitas berat dilarutkan yang alum jumlah × = kg lb ft lb kg 4536 , 1 8986 , 84 3 , 908 , 2014 3 × × = 56,1498 ft 3 Faktor keamanan digunakan = 20 Volume tangki, V t = 1,2 × 56,1498 ft 3 = 67,3798 ft 3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D:H =2:3 V = 4 1 D 2 H Brownell, 1959 67,3798 ft 3 = 4 1 D 2       D 2 3 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. 67,3798 ft 3 = 8 3 D 3 Maka, D = 3,8535 ft = 1,1745 m H = 5,7802 ft = 1,7618 m c. Menentukan tebal dinding tangki Direncanakan digunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, Tipe 304 Dari tabel 13.1 Brownell Young 1979, diperoleh data : − Allowable stress s = 18750 − Efisiensi sambungan E = 0,8 − Umur alat n = 10 tahun − Faktor korosi, c = 0,01 intahun Tekanan Operasi, P D = Po + 144 1 − Hs ρ Brownell Young,1959 Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi Ph = 14,7 Psi + 144 1 5,7802 84,8986 3 − ft ft lb = 17,5182 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20 Tekanan disain; Pd = 1,2 × 17,5182 Psi = 21,0219 Psi Tebal Plat minimum, t p = nc P SE R P + − × 6 , Brownell Young,1959 ts = tahun in tahun ft in ft 01 , 10 Psi 1,0219 2 6 , 0,8 psi 18.750 2 12 8535 , 3 Psi 21,0219 × + × − × × × × = 0,1324 in = 215 in Daya pengaduk Tipe pengaduk : marine propeller dengan jarak pitch = 2D i D t D i = 3 , Baffle = 4 Brown, G.G 1978 D t = 3,8535 ft D i = 13 ×3,8535 ft = 1,2845 ft Panjang pengadukan, L = ¼ × 1,2845 ft = 0,3211 ft Kecepatan pengadukan, N = 60 rpm = 1 rps Viskositas Al 2 SO 4 3 = 6,72 × 10 -4 lbmft.det Kirk Othmer, 1967 Dari persamaan 3.4-1, Geankoplis untuk bilangan Reynold adalah Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. N Re = µ ρ 2 Di N = 4 2 3 10 72 , 6 2845 , 1 1 8986 , 84 − × ft rps ft lb = 208448,8353 10.000 Dari gambar 3.4-5 Geankoplis, untuk N Re = 208448,8353 10.000 Konstanta pengadukan,K T = 6,3 Daya yang dibutuhkan pengadu sebesar : P = c T g Di n K ρ 5 3 = 550 det . 174 , 32 8986 , 84 2845 , 1 1 3 , 6 2 3 5 3 × ft lb ft lb ft rps = 0,1056 Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak = 8 , 1056 , = 0,1321 Maka daya motor yang dipilih = 18 Hp LD.5 Pompa Larutan Aluminium Sulfat P-103 Fungsi : Menginjeksikan larutan alum ke clarifier Jenis : pompa injeksi Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur : 30 o C Bahan konstruksi : Commercial Steel Laju alir masuk : 11,9935 kgjam = 7,344 × 10 -3 lbmdet Densitas campuran, ρ : 1363 kgm 3 = 84,8986 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas air : 6,72 × 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Laju alir volumetrik, Q : ρ F = 3 -3 8986 , 84 det 10 344 , 7 ft lbm lbm × = 8,651 × 10 -5 ft 3 s Diameter optimum, D e = 3,9 × Q 0,45 × 0,13 Timmerhouse, 2004 = 3,9 × 8,651 ×10 -5 0,45 × 84,8986 0,13 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. = 0,1031 in Digunakan pipa 18 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut : − Diameter luar OD : 0,405 in − Diameter dalam ID : 0,269 in = 0,0224 ft − Luas penampang dalam Ai : 0,058 in 2 = 0,0004 ft 2 Kecepatan linier, v = i A Q = 2 3 -5 0004 , 10 8,651 ft s ft × = 0,2162 fts Bilangan Reynold, N Re = µ ρ D v = det . 10 72 , 6 2162 , 0224 , 8986 , 84 4 3 ft lbm ft ft lb − × = 612,048 2100 aliran laminer Untuk Commercial Steel , = 0,0015 ft Kekasaran relatif = 0066 , 0224 , 00015 , = = ID ε Untuk aliran laminer, f = 0216 , 612,048 16 Re 16 = = N Direncanakan Sistem perpipaan sebagai berikut : Sistem Perpipaan LD L ft 1. Panjang pipa lurus 2. Sambungan pipa - 1 buah gate valve fully open - 2 buah elbow standar 90 - Penyempitan mendadak, K = 0,5 - Pembesaran mendadak, K = 1 13 30 27 51 50 0,2912 1,3440 0,6048 1,1424 Total panjang pipa ekivalen, ∑ L 53,3824 Faktor kerugian karena kehilangan energi; F ∑ F ∑ = gcD L fv 2 4 2 ∑ Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. = ft ik lbf ft lbm ft 0224 , det . . 174 , 32 2 3824 , 53 ftdetik 0,2162 0261 , 4 2 2 × × × = 0,1807 ft lbflbm Tinggi pemompaan ∆ Z = 40 ft Dari persamaan Bernoulli; ∆ ∫ = ∑ + + ∆ +     2 1 2 2 P P Wf F dP V gc g Z gc v α Sandler,1987 Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka: ∆     α gc v 2 2 = 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka ∫ 2 1 P P dP V = 0 Sehingga persamaan Bernoulli menjadi; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ Kerja pompa; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ = 40 ft × 2 2 det 174 , 32 det 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft + 0,1807 ft lbflbm = 40,1807 ft lbflbm Daya pompa; P = Q × ρ × Wf = 1,9787 ×10 -5 ft 3 detik ×84,8986 lbft 3 ×40,1807 ft lbflbm = 0,0674 lb ftdetik550 = 1,2 ×10 -4 HP Efesiensi pompa = 80 Maka daya aktual motor; P m = 0,8 HP 10 1,2 -4 = 1,5 ×10 -4 HP = 110 HP LD.6 Tangki Pelarutan Natrium Karbonat Na 2 CO 3 TP-102 Fungsi : Tempat untuk melarutkan Natrium Karbonat Bentuk : silinder tegak dengan tutup dan bawah berbentuk datar. Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283grade C Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Kondisi pelarutan : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Jumlah air yang diolah = 239870,8764 kgjam Jumlah soda abu yang dibutuhkan = 6,4756 kgjam Lama penampungan persediaan = 7 hari Banyak soda abu yang dilarutkan = 7 × 24 × 6,4756 = 1088,052 kg Densitas Al 2 SO 4 3 30 = 1327 kgm 3 = 82,6562 lbft 3 a. Jenis dan sifat bahan Bahan yang dipakai Na 2 CO 3 dengan kadar 30 berat, sifat – sifat : Densitas Na 2 CO 3 pada 25 o C, 1 atm = 1372 kgm 3 = 82,6562 lbft 3 Viskositas Na 2 CO 3 pada 25 o C, 1 atm = 3,69 × 10 -4 lbmf.detik kirk othmer,1976 b. Penentuan volume tangki Volume larutan Na 2 CO 3 = abu soda densitas berat dilarutkan yang jumlah × CO Na 3 2 = 4536 , 1 6562 , 82 3 , 052 , 1088 3 lb ft lb kg × × = 96,7341 ft 3 Faktor keamanan digunakan = 20 Volume tangki, V t = 1,2 × 96,7341 ft 3 = 116,0810 ft 3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D:H =2:3 V = 4 1 D 2 H Brownell, 1959 116,0810 ft 3 = 4 1 D 2       D 2 3 116,0810 ft 3 = 8 3 D 3 Maka, D = 4,6195 ft = 1,4080 m H = 6,9293 ft = 2,1120 m Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Tebal dinding tangki Direncanakan digunakan bahan konstruksi plate steel SA-283 grade C Dari tabel 13.1 Brownell Young 1979, diperoleh data : − Allowable stress s = 18750 − Efisiensi sambungan E = 0,8 − Faktor korosi, c = 0,01 intahun − Umur alat = 10 tahun Tekanan Operasi, P D = Po + 144 1 − Hs ρ Brownell Young,1959 Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi Ph = 14,7 Psi + 144 1 6,9293 82,6562 3 − ft ft lb = 18,1034 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20 Tekanan disain; Pd = 1,2 × 18,1034 Psi = 21,7241 Psi Tebal Plat minimum, t p = nc P SE D P + − × 6 , 2 Brownell Young,1959 = tahun in tahun psi ft in ft psi 01 , 10 7241 , 21 6 , 8 , 18750 . 2 12 6195 , 4 7241 , 21 × + − × = 0,0401 in Dari tabel 5.4 Brownell Young 1979 dipilih tebal tangki standar 110 in. Daya pengaduk Tipe pengaduk : marine propeller dengan jarak pitch = 2D i D t D i = 3 , Baffle = 4 Brown, G.G 1960 D t = 4,6195 ft D i = 13 × 4,6195 ft = 1,5398 ft Panjang pengaduk, L = ¼ × 1,5398 ft = 0,3849 ft Kecepatan pengadukan, N = 60 rpm = 1 rps Viskositas Na 2 CO 3 = 3,69 × 10 -4 lbmft.det Kirk Othmer, 1967 Bilangan Reynold, NR e : N Re = µ ρ 2 Di n Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. = 4 2 10 69 , 3 5398 , 1 1 6562 , 82 − × = 531101,71 10.000 Dari gambar 3.4-4 Geankoplis, untuk N Re 10.000 : Konstanta pengadukan, K T = 6,3 P = 550 5 3 × c T g Di n K ρ = 550 174 , 32 6562 , 82 5398 , 1 5 , 2 3 , 6 5 3 × = 0,2547 Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak = 8 , 2547 , = 0,3184 Maka daya motor yang dipilih = 13 HP LD.7 Pompa Larutn Natrium Karbonat Na 2 CO 3 P-104 Fungsi : Menginjeksikan larutan Na 2 CO 3 ke tangki clarifier Jenis : pompa injeksi Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur : 30 o C Densitas Na 2 CO 3 : 1327 kgm 3 = 82,6562 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas Na 2 CO 3 : 3,69 × 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Laju alir massa F : 6,4765 kgjam = 3,9661 ×10 -4 lbmdet Laju alir volume, Q : ρ F = 3 -4 6562 , 82 det 10 3,9661 ft lbm lbm × = 4,798 ×10 -5 ft 3 s Diameter optimum, D e : 3,9 × Q 0,45 × 0,13 Timmerhouse, 1991 = 3,9 × 4,798 ×10 -5 ft 3 s 0,45 × 82,6562 0,13 = 0,0788 in Dipilih pipa 18 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut : Kern, 1950 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. − Diameter luar OD : 0,4051 in − Diameter dalam ID : 0,269 in = 0,0224 ft − Luas penampang dalam Ai : 0,058 in 2 = 0,0004 ft 2 Kecepatan linier, v = i A Q = 2 3 5 0004 , 10 798 , 4 ft s ft − × = 0,1199 fts Bilangan Reynold, N Re = µ ρ D v = 4 10 . 69 , 3 1199 , 0224 , 6562 , 82 − = 601,8625 Untuk Commercial Steel, = 0,0015 ft Kekasaran relatif = 0066 , 0224 , 00015 , = = ID ε Untuk aliran laminar, f = 0265 , 8625 , 601 16 Re 16 = = N Direncanakan Sistem perpipaan sebagai berikut : Sistem Perpipaan LD L ft 1. Panjang pipa lurus 2. Sambungan pipa - 1 buah gate valve fully open - 2 buah elbow standar 90 - Penyempitan mendadak, K = 0,5 - Pembesaran mendadak, K = 1 13 30 27 51 65 0,2912 1,3440 0,6048 1,1424 Total panjang pipa ekivalen, ∑ L 68,3824 Faktor kerugian karena kehilangan energi; F ∑ F ∑ = gcD L fv 2 4 2 ∑ = ft ik lbf ft lbm ft 0224 , det . . 174 , 32 2 3824 , 68 ftdetik ,1199 0265 , 4 2 2 × × × = 0,072 ft lbflbm Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Tinggi pemompaan ∆ Z = 45 ft Dari persamaan Bernoulli; ∆ ∫ = ∑ + + ∆ +     2 1 2 2 P P Wf F dP V gc g Z gc v α Sandler,1987 Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka: ∆     α gc v 2 2 = 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka ∫ 2 1 P P dP V = 0 Sehingga persamaan Bernoulli menjadi; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ Kerja pompa; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ = 45 ft × 2 2 det 174 , 32 det 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft + 0,0722 ft lbflbm = 45,0722 ft lbflbm Daya pompa; P = Q × ρ × Wf = 4,798 ×10 -5 ft 3 detik ×82,6562 lbft 3 ×45,0722 ft lbflbm = 0,1787 lb ftdetik550 = 3,2 ×10 -4 HP Efesiensi pompa = 80 Maka daya aktual motor; P m = 0,8 HP 10 3,2 -4 × = 4 ×10 -4 HP = 120 HP LD.8 Clarifier CL Fungsi : Sebagai tempat untuk memisahkan kontaminan- kontaminan terlarut dan tersuspensi dari air dengan menambahkan alum yang menyebabkan frekuensi dan penambahan soda abu agar reaksi alum dengan lumpur dapat terjadi dengan sempurna. Jenis : Continous thickener Kondisi operasi : Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Air yang diklarifikasi berjumlah : 548653,986 kgjam Reaksi : Al 2 SO 4 3 + H 2 O 2Al 2 OH 3 + 3H 2 SO 4 Jumlah Al 2 SO 4 3 yang digunakan = 11,9935 kgjam BM Al 2 SO 4 3 = 324 kmoljam Jumlah Al 2 SO 4 3 = 11,9935342 = 0,0080 kmoljam Jumlah Al 2 OH 3 yang terbebtuk = 2 ×0,0080 = 0,0350 kmoljam BM Al 2 OH 3 = 78 kgkmol Sehingga Al 2 OH 3 = 0,0350 kmoljam ×78 kgkmol = 2,7353 kgjam Densitas Al 2 OH 3 = 2420 kgm 3 Densitas Na 2 CO 3 = 1327 kgm 3 Jumlah Na 2 CO 3 yang terbentuk diperkirakan sama dengan jumlah Al 2 OH 3 yang terbentuk : Massa Na 2 CO 3 = 2,7353 kgjam Massa Al 2 OH 3 = 2,7353 kgjam Total massa = 5,4707 kgjam Volume Al 2 OH 3 = 5,4707 kgjam2420 kgm 3 = 0,00226 m 3 Volume Na 2 CO 3 = 5,4707 kgjam 1327 kgm 3 = 0,00412 m 3 Total volume = 0,00638 m 3 Densitas campuran = 0,5 × 2420 + 0,5 ×1327 = 1873,5 kgm 3 = 116,9631 lbft 3 Terminal seeting velocity dari hukum stoke µ ρ ρ 18 2 g D U s t − = Ulritch,1984 Dimana : D = Diameter partikel = 20 mikron = 0,002 cm Perry, 1997 ρ = Densitas air = 0,9982 grml Perry, 1997 s ρ = Densitas partikel = 2,52 grml Perry, 1997 µ = Viskositas air = 0,007 grcm.s Kern,1950 g = Kecepatan gravitasi = 980 cms 2 Sehingga : s cm U t 0473 , 007 , 18 980 9982 , 52 , 2 002 , 2 = × − = Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Menghitung diameter clarifier D = 12 2 25 ,       × × m K C Brown, 1978 Dimana : C = Kapasitas clarifier = 239870,8764 kgjam = 528819,3341 lbjam D = Diameter clarifier M = Putaran motor dalam 1000 rpm direncanakan 2,5 K = konstanta pengendapan = 995 D = m ft 0677 , 4 3453 , 13 12 2 5 , 2 995 3341 , 528819 25 , = =       × × Tinggi clarifier, H = 1,5 D = 1,5 ×13,3453 ft = 20,0179 ft = 6,1015 m Tinggi konis, h = 13 H = 13 ×20,0179 ft = 6,6726 ft = 2,0338 m Waktu pengendapan : t = 3600 48 , 30 × × t U H Ulritch, 1984 t = jam 5831 , 3 3600 0473 , 48 , 30 0179 , 20 = × × Daya clarifier : P = 0,006 ×D 2 Dimana : P = Daya yang dibutuhkan clarifier = KW P = 0,006 ×4,0677 2 = 0,099 HP = 0,0735 KW Tebal dinding clarifier Direncanakan digunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-283, Grade C Dari tabel 13.1 BrownellYoung 1979, diperoleh data : − Allowable stress s = 18750 − Efisiensi sambungan E = 0,8 − Faktor korosi = 18 in − Tekanan operasi, P o = 1 atm = 14,7 psi Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Tekanan Operasi, P D = Po + 144 1 − Hs ρ Brownell Young,1959 Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi Ph = 14,7 Psi + 144 1 20,0179 116,9631 3 − ft ft lb = 30,1471 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20 Tekanan disain; Pd = 1,2 × 30,1471 Psi = 36,1766 Psi Tebal Plat minimum, t p = nc P SE D P + − × 6 , 2 Brownell Young,1959 = tahun in tahun psi ft in ft psi 01 , 10 1766 , 36 6 , 8 , 18750 . 2 12 3453 , 13 1766 , 36 × + − × = 0,2932 in Tebal plat rancangan yang dipilih 13 in LD.9 Pompa Clarifier P-105 Fungsi : Memompa air dari clarifier menuju sand filter Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial Steel Kondisi operasi : Temperatur : 30 o C Laju alir massa F : 239870,8764 kgjam = 146,8942 lbmdet Densitas air : 998,23 kgm 3 = 62,1778 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas air : 0,8 cP = 5,38 × 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Laju alir volume, Q : ρ F = 3 1778 , 62 det 8942 , 146 ft lbm lbm = 2,3624 ft 3 s Diameter optimum, D e = 3,9 × Q 0,45 × 0,13 Timmerhouse, 2004 = 3,9 × 2,3624 0,45 × 62,1778 0,13 = 9,8232 in Digunakan pipa 10 in schedule 30 dengan data – data sebagai berikut : − Diameter dalam ID : 10,02 in = 0,835 ft − Diameter luar OD : 10,75 in Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. − Luas penampang dalam Ai : 78,8 in 2 = 0,5472 ft 2 Kecepatan linier, v = i A Q = 2 3 5472 , 3624 , 2 ft s ft = 4,3170 fts Bilangan Reynold, N Re = µ ρ D v = 4 10 . 38 , 5 835 , 3170 , 4 1778 , 62 − = 416602,2394 Untuk Commercial Steel , = 0,0015 ft Kekasaran relatif = 00017 , 835 , 00015 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 0031 , 4 416602,239 079 , Re 079 , 25 , 25 , = = N Direncanakan Sistem perpipaan sebagai berikut : Sistem Perpipaan LD L ft 1. Panjang pipa lurus 2. Sambungan pipa - 1 buah gate valve fully open - 2 buah elbow standar 90 - Penyempitan mendadak, K = 0,5 - Pembesaran mendadak, K = 1 13 30 27 51 80 10,855 50,1 22,545 42,585 Total panjang pipa ekivalen, ∑ L 206,085 Faktor kerugian karena kehilangan energi; F ∑ F ∑ = gcD L fv 2 4 2 ∑ = ft ik lbf ft lbm ft 835 , det . . 174 , 32 2 085 , 206 ftdetik ,3170 4 0031 , 4 2 2 × × × = 0,8863 ft lbflbm Tinggi pemompaan ∆ Z = 40 ft Dari persamaan Bernoulli; Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. ∆ ∫ = ∑ + + ∆ +     2 1 2 2 P P Wf F dP V gc g Z gc v α Sandler,1987 Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka: ∆     α gc v 2 2 = 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka ∫ 2 1 P P dP V = 0 Sehingga persamaan Bernoulli menjadi; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ Kerja pompa; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ = 40 ft × 2 2 det 174 , 32 det 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft + 0,8863 ft lbflbm = 40,8863 ft lbflbm Daya pompa; P = Q × ρ × Wf = 2,3624 ft 3 detik × 62,1778 lbft 3 × 40,8863 ft lbflbm = 6005,7499 lb ftdetik550 = 11 HP Efesiensi pompa = 80 Maka daya aktual motor; P m = 0,8 HP 11 = 14 HP LD.10 Sand Filter SF Fungsi : Menyaring partikel – pertikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari clarifier Bentuk : Silinder tegak dengan tutup berbentuk bersegment bola Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283grade C Kondisi penyaringan : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Laju alir massa F : 239870,8764 kgjam = 146,8942 lbmdet Densitas air : 998,23 kgm 3 = 62,1778 lbmft 3 Perry, 1997 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Viskositas air : 0,8 cP = 5,38 × 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Direncanakan volume bahan penyaring 13 volume tangki Media penyaring adalah : - Lapisan pertama pasir halus - Lapisan kedua pasir kasar - Lapisan ketiga batu koral Sand filter yang dirancang untuk penampungan 1 jam operasi a. Ukuran sand filter Volume air = jam m m kg jam kg 2912 , 240 2507 , 998 8764 , 239870 3 3 = Faktor keamanan digunakan = 20 Untuk operasi 1 jam = 1 × 240,2912 m 3 jam = 240,2912 m 3 jam Volume tangki, V t = 1,2 × 240,2912 m 3 jam = 288,3494 m 3 jam Total volume tangki = 43 × 288,3494 m 3 jam = 384,4659 m 3 jam Diambil tinggi dinding tangki, H = 1,684 dan tinggi head tangki, h = ¼ D. V = 4 1 D 2 H Brownell, 1959 384,4658 m 3 = 4 1 D 2       D 2 3 384,4658 m 3 = 8 3 D 3 Maka, D = 6,6255 m = 21,7369 ft H = 11,1573 m = 36,6048 ft h = 1,6563 m = 5,4342 ft b. Tebal dinding sand filter Tinggi cairan dalam tangki = m jam m jam m 1573 , 11 4659 , 384 2912 , 240 3 3 × = 6,9733 m = 22,8780 ft Direncanakan digunakan bahan konstruksi Carbon steel Dari tabel 13.1 Brownell Young 1979, diperoleh data : − Allowable stress s = 18750 − Efisiensi sambungan E = 0,8 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. − Umur alat n = 10 tahun − Faktor korosi, c = 0,01 intahun Tekanan Operasi, P D = Po + 144 1 − Hs ρ Brownell Young,1959 Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi Ph = 14,7 Psi + 144 1 36,6048 62,179 3 − ft ft lb = 30,0741 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20 Tekanan disain; Pd = 1,2 × 30,0741 Psi = 36,0889 Psi Tebal Plat minimum, t p = nc P SE D P + − × 6 , 2 Brownell Young,1959 ts = tahun in tahun ft in ft 01 , 10 Psi 36,0889 6 , 0,8 psi 18.750 2 12 7369 , 21 Psi 36,08899 × + × − × × × × = 0,4140 in = 13 in LD.11 Pompa Sand Filter P-106 Fungsi : Memompa air dari sand filter ke menara air Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial Steel Kondisi operasi : Temperatur : 30 o C Laju alir massa F : 239870,8764 kgjam = 146,8942 lbmdet Densitas air : 998,23 kgm 3 = 62,1778 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas air : 0,8 cP = 5,38 × 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Laju alir volume, Q : ρ F = 3 1778 , 62 det 8942 , 146 ft lbm lbm = 2,3624 ft 3 s Diameter optimum, D e = 3,9 × Q 0,45 × 0,13 Timmerhouse, 2004 = 3,9 × 2,3624 0,45 × 62,1778 0,13 = 9,8232 in Digunakan pipa 10 in schedule 30 dengan data – data sebagai berikut : − Diameter dalam ID : 10,02 in = 0,835 ft Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. − Diameter luar OD : 10,75 in − Luas penampang dalam Ai : 78,8 in 2 = 0,5472 ft 2 Kecepatan linier, v = i A Q = 2 3 5472 , 3624 , 2 ft s ft = 4,3170 fts Bilangan Reynold, N Re = µ ρ D v = 4 10 . 38 , 5 835 , 3170 , 4 1778 , 62 − = 416602,2394 Untuk Commercial Steel , = 0,0015 ft Kekasaran relatif = 00017 , 835 , 00015 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 0031 , 4 416602,239 079 , Re 079 , 25 , 25 , = = N Direncanakan Sistem perpipaan sebagai berikut : Sistem Perpipaan LD L ft 1. Panjang pipa lurus 2. Sambungan pipa - 1 buah gate valve fully open - 2 buah elbow standar 90 - Penyempitan mendadak, K = 0,5 - Pembesaran mendadak, K = 1 13 30 27 51 100 10,855 50,1 22,545 42,585 Total panjang pipa ekivalen, ∑ L 226,085 Faktor kerugian karena kehilangan energi; F ∑ F ∑ = gcD L fv 2 4 2 ∑ = ft ik lbf ft lbm ft 835 , det . . 174 , 32 2 085 , 226 ftdetik ,3170 4 0031 , 4 2 2 × × × = 0,9723 ft lbflbm Tinggi pemompaan ∆ Z = 45 ft Dari persamaan Bernoulli; ∆ ∫ = ∑ + + ∆ +     2 1 2 2 P P Wf F dP V gc g Z gc v α Sandler,1987 Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka: Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. ∆     α gc v 2 2 = 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka ∫ 2 1 P P dP V = 0 Sehingga persamaan Bernoulli menjadi; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ Kerja pompa; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ = 20 ft × 2 2 det 174 , 32 det 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft + 0,9723 ft lbflbm = 45,9723 ft lbflbm Daya pompa; P = Q × ρ × Wf = 2,3624 ft 3 detik × 62,1778 lbft 3 × 45,9723 ft lbflbm = 6752,8401 lb ftdetik550 = 13 HP Efesiensi pompa = 80 Maka daya aktual motor; P m = 0,8 HP 13 = 16 HP LD.12 Menara Air MA Fungsi : Menampung air untuk didistribusikan sebagai air domestik dan air umpan ketel. Bentuk : silinder tegak dengan tutup dan alas berbentuk datar Bahan konstruksi : Beton Kondisi penyaringan : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Laju alir massa F : 239870,8764 kgjam = 146,8942 lbmdet Densitas air : 998,23 kgm 3 = 62,1778 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas air : 0,8 cP = 5,38 × 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Faktor keamanan : 20 Direncanakan untuk penampungan selama 1 jam Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Banyak air yang ditampung adalah : Volume air = jam m m kg jam kg 2912 , 240 2507 , 998 8764 , 239870 3 3 = Volume tangki, V t = 1,2 × 240,2912 m 3 jam = 288,3494 m 3 jam Direncanakan tinggi silinder, H = 54 D V = 4 1 D 2 H Brownell, 1959 288,3554 m 3 = 4 1 D 2       D 2 3 288,3554 m 3 = 8 3 D 3 Maka, D = 6,6483 m = 21,8117 ft H = 8,3103 m = 27,2646 ft Tebal Dinding Menara Air Direncanakan digunakan bahan konstruksi Carbon steel Dari tabel 13.1 Brownell Young 1979, diperoleh data : − Allowable stress s = 18750 − Efisiensi sambungan E = 0,8 − Umur alat n = 10 tahun − Faktor korosi, c = 0,01 intahun Tekanan Operasi, P D = Po + 144 1 − Hs ρ Brownell Young,1959 Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi Ph = 14,7 Psi + 144 1 27,2646 62,179 3 − ft ft lb = 26,0408 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20 Tekanan disain; Pd = 1,2 × 26,0408 Psi = 31,2489 Psi Tebal Plat minimum, t p = nc P SE D P + − × 6 , 2 Brownell Young,1959 ts = tahun in tahun ft in ft 01 , 10 Psi 31,2489 6 , 0,8 psi 18.750 2 12 8117 , 21 Psi 31,2489 × + × − × × × × = 0,3725 in = 513 in Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. LD.13 Tangki Pelarutan Asam Sulfat H 2 SO 4 TP-103 Fungsi : Tempat membuat larutan Asam Sulfat H 2 SO 4 Bentuk : silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Kondisi pelarutan : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Jumlah asam sulfat yang dibutuhkan = 7,7591 kgjam = 17,1057 lbjam a. Jenis dan sifat bahan Bahan yang dipakai H 2 SO 4 dengan kadar 30 berat, sifat – sifat : Densitas H 2 SO 4 pada 25 o C, 1 atm = 1387 kgm 3 = 86,587 lbft 3 Viskositas H 2 SO 4 pada 25 o C, 1 atm = 3,7 × 10 -4 lbmf.detik kirk othmer,1976 b. Penentuan volume tangki Kebutuhan rancangan = 7 hari Volume larutan H 2 SO 4 = 4 2 4 2 SO H SO H densitas berat dibutuhkan yang jumlah × = 3 587 , 86 3 , 24 7 1057 , 17 ft lb jam hari jam lb × × × = 110,6308 ft 3 Faktor keamanan digunakan = 20 Volume tangki, V t = 1,2 × 110,6308 ft 3 = 132,7570 ft 3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D:H =2:3 V = 4 1 D 2 H Brownell, 1959 132,7570 ft 3 = 4 1 D 2       D 2 3 132,7570 ft 3 = 8 3 D 3 Maka, D = 4,8309 ft = 1,4724 m H = 7,2463 ft = 2,2087 m Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. c. Menentukan tebal dinding tangki Direncanakan digunakan bahan konstruksi plate steel Dari tabel 13.1 Brownell Young 1979, diperoleh data : − Allowable stress s = 18750 − Efisiensi sambungan E = 0,8 − Umur alat n = 10 tahun − Faktor korosi, c = 0,01 intahun Tekanan Operasi, P D = Po + 144 1 − Hs ρ Brownell Young,1959 Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi Ph = 14,7 Psi + 144 1 7,2463 86,587 3 − ft ft lb = 18,4558 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20 Tekanan disain; Pd = 1,2 × 18,4558 Psi = 22,1470 Psi Tebal Plat minimum, t p = nc P SE D P + − × 6 , . 2 Brownell Young,1959 ts = tahun in tahun ft in ft 01 , 10 Psi 2,1470 2 6 , 0,8 psi 18.750 2 12 8309 , 4 Psi 22,1470 × + × − × × × × = 0,1428 in = 17 in Daya pengaduk Tipe pengaduk : marine propeller dengan jarak pitch = 2D i D t D i = 3 , Baffle = 4 Brown, G.G 1978 D t = 4,8309 ft D i = 13 ×4,8309 ft = 1,6103 ft Panjang pengadukan, L = ¼ × 1,6103 ft = 01,0735 ft Kecepatan pengadukan, N = 60 rpm = 1 rps Viskositas H 2 SO 4 = 3,7 × 10 -4 lbmft.det Kirk Othmer, 1967 Dari persamaan 3.4-1, Geankoplis untuk bilangan Reynold adalah N Re = µ ρ 2 Di N Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. = 4 2 3 10 7 , 3 6103 , 1 1 587 , 86 − × ft rps ft lb = 60682,6523 10.000 Dari gambar 3.4-5 Geankoplis, untuk N Re = 60682,6523 10.000 Konstanta pengadukan,K T = 6,3 Daya yang dibutuhkan pengadu sebesar : P = c T g Di n K ρ 5 3 = 550 det . 174 , 32 587 , 86 6103 , 1 1 3 , 6 2 3 5 3 × ft lb ft lb ft rps = 0,3337 Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak = 8 , 3337 , = 0,417 Maka daya motor yang dipilih = 512 Hp LD.14 Pompa Larutan Asam Sulfat P-107 Fungsi : Menginjeksikan larutan asam sulfat ke cation exchanger. Jenis : pompa injeksi Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial Steel Kondisi operasi : Temperatur : 30 o C Laju alir massa F : 7,7591 kgjam = 17,1057 lbmjam Densitas 30 : 1387 kgm 3 = 86,587 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas air : 0,8 cP = 3,7× 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Laju alir volume, Q : ρ F = 3 587 , 86 det 1057 , 17 ft lbm lbm = 0,1975 ft 3 s Diameter optimum, D e = 3,9 × Q 0,45 × 0,13 Timmerhouse, 2004 = 3,9 × 0,1975 0,45 × 86,587 0,13 = 3,3573 in Digunakan pipa 3 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut : Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. − Diameter dalam ID : 3,068 in = 0,2556 ft − Diameter luar OD : 3,50 in = 0,2916 ft − Luas penampang dalam Ai : 7,38 in 2 = 0,0512 ft 2 Kecepatan linier, v = i A Q = 2 3 0512 , 1975 , ft s ft = 8,8574 fts Bilangan Reynold, N Re = µ ρ D v = 4 10 . 7 , 3 2556 , 8574 , 3 587 , 86 − = 23071,8208 Untuk Commercial Steel , = 0,0015 ft Kekasaran relatif = 00058 , 2556 , 00015 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 0064 , 23071,8208 079 , Re 079 , 25 , 25 , = = N Direncanakan Sistem perpipaan sebagai berikut : Sistem Perpipaan LD L ft 1. Panjang pipa lurus 2. Sambungan pipa - 1 buah gate valve fully open - 2 buah elbow standar 90 - Penyempitan mendadak, K = 0,5 - Pembesaran mendadak, K = 1 13 30 27 51 20 3,3228 15,336 6,9012 13,0356 Total panjang pipa ekivalen, ∑ L 58,5956 Faktor kerugian karena kehilangan energi; F ∑ F ∑ = gcD L fv 2 4 2 ∑ = ft ik lbf ft lbm ft 2556 , det . . 174 , 32 2 5956 , 58 ftdetik 3,8674 0064 , 4 2 2 × × × = 1,3641 ft lbflbm Tinggi pemompaan ∆ Z = 20 ft Dari persamaan Bernoulli; ∆ ∫ = ∑ + + ∆ +     2 1 2 2 P P Wf F dP V gc g Z gc v α Sandler,1987 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka: ∆     α gc v 2 2 = 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka ∫ 2 1 P P dP V = 0 Sehingga persamaan Bernoulli menjadi; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ Kerja pompa; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ = 20 ft × 2 2 det 174 , 32 det 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft + 1,3641 ft lbflbm = 21,3641 ft lbflbm Daya pompa; P = Q × ρ × Wf = 0,1975 ft 3 detik × 86,587 lbft 3 × 21,3641 ft lbflbm = 365,346 lb ftdetik550 = 0,6642 HP Efesiensi pompa = 80 Maka daya aktual motor; P m = 0,8 HP 0,6642 = 0,83 HP = 1 HP LD.15. Penukaran KationCation Exchanger CE Fungsi : Mengurangi kesadahan air Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Stell SA-283 Grade C Jumlah : 1 buah Jumlah air yang masuk ke cation exchanger sama dengan jumlah air yang dibutuhkan untuk ketel = 10464,6203 kgjam = 6,4084 lbdetik Densitas air = 998,23 kgm 3 = 62,1778 lbft 3 Direncanakan ¼ volume tangki diisi resin Volume resin = 14 × laju alir air densitas air = 14 ×10464,6203 kgjam 998,23 kgm 3 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. = 2,6207 m 3 Volume air dan resin = 54 × 10464,6203 kgjam 998,23 kgm 3 = 6,9887 m 3 Faktor keamanan = 20 , sehingga : V = 1,2 × 6,9887 m 3 = 8,3865 m 3 Dipilih tinggi dinding tangki, H : D = 2 : 3 Tinggi tutup, h = 18 D Volume tangki = V = 4 1 D 2 H Brownell, 1959 Maka : D = 1,9240 m = 6,3122 ft H = 1,2826 m = 4,2079 ft h = 0,2405 m = 0,7890 ft Tinggi tangki = H + 2h = 1,2826 m + 2 × 0,2405 m = 1,7636 m Direncanakan digunakan bahan konstruksi plate steel Dari tabel 13.1 Brownell Young 1979, diperoleh data : − Allowable stress s = 18750 − Efisiensi sambungan E = 0,8 − Umur alat n = 10 tahun − Faktor korosi, c = 0,01 intahun Tekanan Operasi, P D = Po + 144 1 − Hs ρ Brownell Young,1959 Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi Ph = 14,7 Psi + 144 1 4,2079 62,1778 3 − ft ft lb = 16,0851 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20 Tekanan disain; Pd = 1,2 × 16,0851 Psi = 19,3021 Psi Tebal Plat minimum, t p = nc P SE D P + − × 6 , . 2 Brownell Young,1959 ts = tahun in tahun ft in ft 01 , 10 Psi 19,3021 6 , 0,8 psi 18.750 2 12 3122 , 6 Psi 19,3021 × + × − × × × × = 0,1487 in = 17 in Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. LD.16 Pompa Cation Exchanger P-109 Fungsi : Memompakan air dari cation exchanger ke anion exchanger. Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : Commercial Steel Kondisi operasi : Laju alir massa F : 10464,6203 kgjam = 6,4084 lbmdetik Densitas air : 998,23 kgm 3 = 62,1778 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas air : 0,8 cP = 5,38 × 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Laju alir volume, Q : ρ F = 3 1778 , 62 det 4084 , 6 ft lbm lbm = 0,1030 ft 3 s Diameter optimum, D e = 3,9 × Q 0,45 × 0,13 Timmerhouse, 2004 = 3,9 × 0,1030 0,45 × 62,1778 0,13 = 2,3989 in Digunakan pipa 1 2 1 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut : − Diameter dalam ID : 2,469 in = 0,2057 ft − Diameter luar OD : 2,88 in = 0,24 ft − Luas penampang dalam Ai : 4,79 in 2 = 0,0332 ft 2 Kecepatan linier, v = i A Q = 2 3 0332 , 1030 , ft s ft = 3,0964 fts Bilangan Reynold, N Re = µ ρ D v = 4 10 . 38 , 5 0964 , 3 2057 , 1778 , 62 − = 73612,5006 Untuk Commercial Steel , = 0,0015 ft Kekasaran relatif = 00072 , 2057 , 00015 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 0047 , 73612,5006 079 , Re 079 , 25 , 25 , = = N Direncanakan Sistem perpipaan sebagai berikut : Sistem Perpipaan LD L ft 1. Panjang pipa lurus 20 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. 2. Sambungan pipa - 1 buah gate valve fully open - 2 buah elbow standar 90 - Penyempitan mendadak, K = 0,5 - Pembesaran mendadak, K = 1 13 30 27 51 2,6741 12,342 5,5539 10,4907 Total panjang pipa ekivalen, ∑ L 51,0607 Faktor kerugian karena kehilangan energi; F ∑ F ∑ = gcD L fv 2 4 2 ∑ = ft ik lbf ft lbm ft 2057 , det . . 174 , 32 2 0607 , 51 ftdetik 3,0964 0047 , 4 2 2 × × × = 0,6953 ft lbflbm Tinggi pemompaan ∆ Z = 10 ft Dari persamaan Bernoulli; ∆ ∫ = ∑ + + ∆ +     2 1 2 2 P P Wf F dP V gc g Z gc v α Sandler,1987 Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka: ∆     α gc v 2 2 = 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka ∫ 2 1 P P dP V = 0 Sehingga persamaan Bernoulli menjadi; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ Kerja pompa; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ = 10 ft × 2 2 det 174 , 32 det 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft + 0,6953 ft lbflbm = 10,6953 ft lbflbm Daya pompa; P = Q × ρ × Wf Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. = 0,1030 ft 3 detik × 62,1778 lbft 3 × 10,6953 ft lbflbm = 68,4962 lb ftdetik550 = 0,1245 HP Efesiensi pompa = 80 Maka daya aktual motor; P m = 0,8 HP 0,1245 = 0,15 HP = 213 HP LD.17 Tangki Pelarutan Natrium Hidroksida TP-104 Fungsi :Tempat membuat larutan Natrium Hidroksida NaOH Bentuk : silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, grade C Jumlah NaOH yang digunakan = 0,7689 kgjam = 1,6951 lbjam a. Jenis dan sifat bahan Bahan yang dipakai NaOH dengan kadar 50 berat, sifat – sifat : Densitas NaOH pada 25 o C, 1 atm = 1518 kgm 3 = 94,577 lbft 3 Viskositas NaOH pada 25 o C, 1 atm = 4,302 × 10 -4 lbmf.detik kirk othmer,1976 b. Penentuan volume tangki Kebutuhan rancangan = 30 hari Volume larutan = NaOH NaOH densitas berat dibutuhkan yang jumlah × = 3 557 , 94 3 , 24 30 6951 , 1 ft lb jam hari jam lb × × × = 43,0155 ft 3 Faktor keamanan digunakan = 20 Volume tangki, V t = 1,2 × 43,0155 ft 3 = 51,6186 ft 3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D:H =1:3 V = 4 1 D 2 H Brownell, 1959 51,6186 ft 3 = 4 1 D 2       D 2 3 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. 51,6186 ft 3 = 8 3 D 3 Maka, D = 2,7985 ft = 0,8530 m H = 8,3955 ft = 2,5589 m c. Menentukan tebal dinding tangki Direncanakan digunakan bahan konstruksi plate steel Dari tabel 13.1 Brownell Young 1979, diperoleh data : − Allowable stress s = 18750 − Efisiensi sambungan E = 0,8 − Umur alat n = 10 tahun − Faktor korosi, c = 0,01 intahun Tekanan Operasi, P D = Po + 144 1 − Hs ρ Brownell Young,1959 Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi Ph = 14,7 Psi + 144 1 8,3955 94,557 3 − ft ft lb = 19,5572 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20 Tekanan disain; Pd = 1,2 × 19,5572 Psi = 23,4687 Psi Tebal Plat minimum, t p = nc P SE D P + − × 6 , . 2 Brownell Young,1959 ts = tahun in tahun ft in ft 01 , 10 Psi 3,4687 2 6 , 0,8 psi 18.750 2 12 7985 , 2 Psi 23,4687 × + × − × × × × = 0,1262 in = 216 in Daya pengaduk Tipe pengaduk : marine propeller dengan jarak pitch = 2D i D t D i = 3 , Baffle = 4 Brown, G.G 1978 D t = 2,7985 ft D i = 13 ×2,7985 ft = 0,9328 ft Panjang pengadukan, L = ¼ × 0,9328 ft = 0,2332 ft Kecepatan pengadukan, N = 60 rpm = 1 rps Viskositas NaOH = 4,302 × 10 -4 lbmft.det Kirk Othmer, 1967 Dari persamaan 3.4-1, Geankoplis untuk bilangan Reynold adalah Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. N Re = µ ρ 2 Di N = 4 2 3 10 302 , 4 9328 , 1 557 , 94 − × ft rps ft lb = 382579,9433 10.000 Dari gambar 3.4-5 Geankoplis, untuk N Re = 382579,9433 10.000 Konstanta pengadukan,K T = 6,3 Daya yang dibutuhkan pengaduk sebesar : P = c T g Di n K ρ 5 3 = 550 det . 174 , 32 557 , 94 9328 , 1 3 , 6 2 3 5 3 × ft lb ft lb ft rps = 0,1902 Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak = 8 , 1902 , = 0,2377 Maka daya motor yang dipilih = 29 Hp LD.18 Pompa Larutan Natrium Hidroksida P-108 Fungsi : Menginjeksikan larutan natrium hidroksida ke anion exchanger. Jenis : pompa injeksi Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : Commercial Steel Kondisi operasi : Laju alir massa F : 0,7689 kgjam = 4,708 × 10 -4 lbmdetik Densitas bahan : 1518 kgm 3 = 94,557 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas air : 0,64 cP = 4,302 × 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Laju alir volume, Q : ρ F = 3 557 , 94 det 4 - 10 4,708 ft lbm lbm × = 4,9×10 -4 ft 3 s Diameter optimum, D e = 3,9 × Q 0,45 × 0,13 Timmerhouse, 2004 = 3,9 × 4,9×10 -4 0,45 × 94,557 0,13 = 0,0289 in Digunakan pipa 18 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut : Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. − Diameter dalam ID : 0,269 in = 0,0224 ft − Diameter luar OD : 0,45051 in = 0,0337 ft − Luas penampang dalam Ai : 0,058 in 2 = 0,0004 ft 2 Kecepatan linier, v = i A Q = 2 3 4 0004 , 10 9 , 4 ft s ft − × = 0,0122 fts Bilangan Reynold, N Re = µ ρ D v = 4 10 302 , 4 0122 , 0224 , 557 , 94 − × = 60,3125 Untuk Commercial Steel , = 0,0015 ft Kekasaran relatif = 0066 , 0224 , 00015 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 2652 , 60,3125 16 Re 16 = = N Direncanakan Sistem perpipaan sebagai berikut : Sistem Perpipaan LD L ft 1. Panjang pipa lurus 2. Sambungan pipa - 1 buah gate valve fully open - 2 buah elbow standar 90 - Penyempitan mendadak, K = 0,5 - Pembesaran mendadak, K = 1 13 30 27 51 50 2,6741 12,342 5,5539 10,4907 Total panjang pipa ekivalen, ∑ L 81,0607 Faktor kerugian karena kehilangan energi; F ∑ F ∑ = gcD L fv 2 4 2 ∑ = ft ik lbf ft lbm ft 0224 , det . . 174 , 32 2 0607 , 81 ftdetik 0,0122 2652 , 4 2 2 × × × = 0,0088 ft lbflbm Tinggi pemompaan ∆ Z = 10 ft Dari persamaan Bernoulli; ∆ ∫ = ∑ + + ∆ +     2 1 2 2 P P Wf F dP V gc g Z gc v α Sandler,1987 Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka: Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. ∆     α gc v 2 2 = 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka ∫ 2 1 P P dP V = 0 Sehingga persamaan Bernoulli menjadi; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ Kerja pompa; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ = 10 ft × 2 2 det 174 , 32 det 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft + 0,0088 ft lbflbm = 10,0088 ft lbflbm Daya pompa; P = Q × ρ × Wf = 4,9 ×10 -4 ft 3 detik × 94,557 lbft 3 × 10,0088 ft lbflbm = 0,4637 lb ftdetik550 = 8,4 ×10 -5 HP Efesiensi pompa = 80 Maka daya aktual motor; P m = 0,8 HP 10 8,4 -5 = 1,05 ×10 -3 HP = 120 HP LD.19 Penukar Anion Anion Exchanger AE Fungsi : Mengurangi kesadahan air Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Stell SA-283 Grade C Jumlah : 1 buah Jumlah air yang masuk ke anion exchanger sama dengan jumlah air yang dibutuhkan untuk ketel = 10464,6203 kgjam = 6,4084 lbdetik Densitas air = 998,23 kgm 3 = 62,1778 lbft 3 Direncanakan ¼ volume tangki diisi resin Volume resin = 14 × laju alir air densitas air = 14 ×10464,6203 kgjam 998,23 kgm 3 = 2,6207 m 3 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Volume air dan resin = 54 × 10464,6203 kgjam 998,23 kgm 3 = 6,9887 m 3 Faktor keamanan = 20 , sehingga : V = 1,2 × 6,9887 m 3 = 8,3865 m 3 Dipilih tinggi dinding tangki, H : D = 2 : 3 Tinggi tutup, h = 18 D Volume tangki, V = 4 1 D 2 H Brownell, 1959 Maka : D = 1,9240 m = 6,3122 ft H = 1,2826 m = 4,2079 ft h = 0,2405 m = 0,7890 ft Tinggi tangki = H + 2h = 1,2826 m + 2 × 0,2405 m = 1,7636 m Direncanakan digunakan bahan konstruksi plate steel Dari tabel 13.1 Brownell Young 1979, diperoleh data : − Allowable stress s = 18750 − Efisiensi sambungan E = 0,8 − Umur alat n = 10 tahun − Faktor korosi, c = 0,01 intahun Tekanan Operasi, P D = Po + 144 1 − Hs ρ Brownell Young,1959 Dimana: Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi Ph = 14,7 Psi + 144 1 4,2079 62,1778 3 − ft ft lb = 16,0851 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20 Tekanan disain; Pd = 1,2 × 16,0851 Psi = 19,3021 Psi Tebal Plat minimum, t p = nc P SE D P + − × 6 , . 2 Brownell Young,1959 ts = tahun in tahun ft in ft 01 , 10 Psi 19,3021 6 , 0,8 psi 18.750 2 12 3122 , 6 Psi 19,3021 × + × − × × × × = 0,1487 in = 17 in LD.20 Pompa Anion Exchanger P-110 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Fungsi : Memompakan air dari anion exchanger menuju daerator. Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : Commercial Steel Kondisi operasi : Laju alir massa F : 10464,6203 kgjam = 6,4084 lbmdetik Densitas air : 998,23 kgm 3 = 62,1778 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas air : 0,8 cP = 5,38 × 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Laju alir volume, Q : ρ F = 3 1778 , 62 det 4084 , 6 ft lbm lbm = 0,1030 ft 3 s Diameter optimum, D e = 3,9 × Q 0,45 × 0,13 Timmerhouse, 2004 = 3,9 × 0,1030 0,45 × 62,1778 0,13 = 2,3989 in Digunakan pipa 1 2 1 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut : − Diameter dalam ID : 2,469 in = 0,2057 ft − Diameter luar OD : 2,88 in = 0,24 ft − Luas penampang dalam Ai : 4,79 in 2 = 0,0332 ft 2 Kecepatan linier, v = i A Q = 2 3 0332 , 1030 , ft s ft = 3,0964 fts Bilangan Reynold, N Re = µ ρ D v = 4 10 . 38 , 5 0964 , 3 2057 , 1778 , 62 − = 73612,5006 Untuk Commercial Steel , = 0,0015 ft Kekasaran relatif = 00072 , 2057 , 00015 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 0047 , 73612,5006 079 , Re 079 , 25 , 25 , = = N Direncanakan Sistem perpipaan sebagai berikut : Sistem Perpipaan LD L ft 1. Panjang pipa lurus 2. Sambungan pipa - 1 buah gate valve fully open 13 120 2,6741 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. - 2 buah elbow standar 90 - Penyempitan mendadak, K = 0,5 - Pembesaran mendadak, K = 1 30 27 51 12,342 5,5539 10,4907 Total panjang pipa ekivalen, ∑ L 131,0607 Faktor kerugian karena kehilangan energi; F ∑ F ∑ = gcD L fv 2 4 2 ∑ = ft ik lbf ft lbm ft 2057 , det . . 174 , 32 2 0607 , 131 ftdetik 3,0964 0047 , 4 2 2 × × × = 1,7847 ft lbflbm Tinggi pemompaan ∆ Z = 50 ft Dari persamaan Bernoulli; ∆ ∫ = ∑ + + ∆ +     2 1 2 2 P P Wf F dP V gc g Z gc v α Sandler,1987 Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka: ∆     α gc v 2 2 = 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka ∫ 2 1 P P dP V = 0 Sehingga persamaan Bernoulli menjadi; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ Kerja pompa; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ = 50 ft × 2 2 det 174 , 32 det 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft + 1,7847 ft lbflbm = 51,7847 ft lbflbm Daya pompa; P = Q × ρ × Wf = 0,1030 ft 3 detik × 62,1778 lbft 3 × 51,7847 ft lbflbm = 331,6454 lb ftdetik550 = 0,629 HP Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Efesiensi pompa = 80 Maka daya aktual motor; P m = 0,8 HP 0,6029 = 0,75 HP = 1 HP LD.21 Menara pendingin AirCooling Tower CT Fungsi : Mendinginkan air pendingin bekas. Jenis : Mechanical induced draf fan Jumlah : 1 buah Laju alir massa : 43602,5846 kgjam Suhu air pendingin masuk : 40 o C = 104 o F Suhu air pendingin keluar : 25 o C = 77 o F Wet bulb temperatur udara : 80 o F Dari figure 12-1Perry, 1997 diperoleh kecepatan alir 0,75 gpmft 2 Laju alir pendingin = jam m m kg jam kg 6798 , 43 23 , 998 5846 , 43602 3 3 = = 43,6798 m 3 jam = 0,7279 m 3 menit 1 m 3 = 264,17 gallon Laju alir air pendingin = 0,7279 m 3 menit ×264,17 gallon = 192,2893 gpm Faktor keamanan = 20 maka, Laju alir pendingin = 1,2 ×192,2893 gpm = 230,7472 gpm Luas menara yang digunakan = 230,7472 gpm 0,75 gpmft 3 = 307,6629 ft 3 Diambil performance menara pendingin 90 dari figure 12-15 Perry, 1997 0,026 hpft 2 ×307,6629 ft 3 = 7,9992 hp Dimensi perbandingan : p : l : t : = 2 : 3 : 3 Sehingga, V = 94 p 3 43,6798 = 94 p 3 p = 2,6876 m l = 4,0314 m t = 4,0314 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. LD.22 Pompa Menara Air Pendingin P-112 Fungsi : Memompakan air pendingin bekas dari menara pendingin menuju proses. Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : Commercial Steel Kondisi operasi : Laju alir massa F : 43602,5846 kgjam = 26,7017 lbmdetik Densitas air : 998,23 kgm 3 = 62,1778 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas air : 0,8 cP = 5,38 × 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Temperatur : 40 o C Laju alir volume, Q : ρ F = 3 1778 , 62 det 26,7017 ft lbm lbm = 0,4294 ft 3 s Diameter optimum, D e = 3,9 × Q 0,45 × 0,13 Timmerhouse, 2004 = 3,9 × 0,4294 0,45 × 62,1778 0,13 = 4,5606 in Digunakan pipa 10 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut : − Diameter dalam ID : 4,026 in = 0,3355 ft − Diameter luar OD : 4,50 in − Luas penampang dalam Ai : 12,7 in 2 = 0,0881 ft 2 Kecepatan linier, v = i A Q = 2 3 0881 , 0,4294 ft s ft = 4,8687 fts Bilangan Reynold, N Re = µ ρ D v = 4 10 . 38 , 5 3355 , 4,8687 1778 , 62 − = 188781,144 Untuk Commercial Steel, = 0,0015 ft Kekasaran relatif = 00047 , 3355 , 00015 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 0037 , 188781,144 079 , Re 079 , 25 , 25 , = = N Direncanakan Sistem perpipaan sebagai berikut : Sistem Perpipaan LD L ft 1. Panjang pipa lurus 100 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. 2. Sambungan pipa - 1 buah gate valve fully open - 2 buah elbow standar 90 - Penyempitan mendadak, K = 0,5 - Pembesaran mendadak, K = 1 13 30 39 78 4,3615 20,13 6,5422 26,169 Total panjang pipa ekivalen, ∑ L 157,2027 Faktor kerugian karena kehilangan energi; F ∑ F ∑ = gcD L fv 2 4 2 ∑ = ft ik lbf ft lbm ft 3355 , det . . 174 , 32 2 2027 , 157 ftdetik 4,8687 0037 , 4 2 2 × × × = 2,5545 ft lbflbm Tinggi pemompaan ∆ Z = 20 ft Dari persamaan Bernoulli; ∆ ∫ = ∑ + + ∆ +     2 1 2 2 P P Wf F dP V gc g Z gc v α Sandler,1987 Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka: ∆     α gc v 2 2 = 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka ∫ 2 1 P P dP V = 0 Sehingga persamaan Bernoulli menjadi; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ Kerja pompa; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ = 20 ft × 2 2 det 174 , 32 det 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft + 2,5545 ft lbflbm = 22,5545 ft lbflbm Daya pompa; P = Q × ρ × Wf Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. = 0,4294 f t 3 detik × 62,1778 lbft 3 × 22,5545 ft lbflbm = 602,1881 lb ftdetik550 = 1,0948 HP Efesiensi pompa = 80 Maka daya aktual motor; P m = 0,8 HP 1,0948 = 1,36 HP = 32 HP LD.23 Tangki Pelarut Kaporit CaOCl 2 TP-106 Fungsi : Tempat membuat larutan kaporit CaOCl 2 Bentuk : silinder tegak dengan alas dan tutup berbentuk datar Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Kondisi pelarutan : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Jumlah kaporit yang dibutuhkan = 0,0044 kgjam = 0,0097 lbjam a. Jenis dan sifat bahan Bahan yang dipakai CaOCl 2 dengan kadar 30 berat, sifat – sifat : Densitas CaOCl 2 pada 25 o C, 1 atm = 1,560 kgm 3 = 97,387 lbft 3 Viskositas CaOCl 2 pada 25 o C, 1 atm = 6,72 × 10 -4 lbmf.detik kirk othmer,1976 b. Penentuan volume tangki Kebutuhan rancangan = 60 hari Volume larutan CaOCl 2 = 4 2 SO H CaOCl2 densitas berat dibutuhkan yang jumlah × = 3 387 , 97 3 , 24 60 0097 , ft lb jam hari jam lb × × × = 0,4780 ft 3 Faktor keamanan digunakan = 20 Volume tangki, V t = 1,2 × 0,4780 ft 3 = 0,5737 ft 3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D:H = 1:3 V = 4 1 D 2 H Brownell, 1959 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. 0,5737 ft 3 = 4 1 D 2       D 2 3 0,5737 ft 3 = 8 3 D 3 Maka, D = 0,6245 ft = 0,1903 m H = 1,8736 ft = 0,5710 m c. Menentukan tebal dinding tangki Direncanakan digunakan bahan konstruksi plate steel Dari tabel 13.1 Brownell Young 1979, diperoleh data : − Allowable stress s = 18750 − Efisiensi sambungan E = 0,8 − Umur alat n = 10 tahun − Faktor korosi, c = 0,01 intahun Tekanan Operasi, P D = Po + 144 1 − Hs ρ Brownell Young,1959 Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi Ph = 14,7 Psi + 144 1 1,8736 97,387 3 − ft ft lb = 15,2908 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20 Tekanan disain; Pd = 1,2 × 15,2908 Psi = 18,3489 Psi Tebal Plat minimum, t p = nc P SE D P + − × 6 , . 2 Brownell Young,1959 ts = tahun in tahun ft in ft 01 , 10 Psi 18,3489 6 , 0,8 psi 18.750 2 12 6245 , Psi 18,3489 × + × − × × × × = 0,1045 in = 110 in Daya pengaduk Tipe pengaduk : pitched blade turbin turbin enam daun rata D t D i = 3 , Baffle = 4 Brown, G.G 1978 D t = 0,6245 ft D i = 13 ×0,6245 ft = 0,2081 ft Panjang pengadukan, L = ¼ × 0,2081 ft = 0,0520 ft Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Kecepatan pengadukan, N = 150 rpm = 2,5 rps Viskositas CaOCl 2 = 6,72 × 10 -4 lbmft.det Kirk Othmer, 1967 Dari persamaan 3.4-1, Geankoplis untuk bilangan Reynold adalah N Re = µ ρ 2 Di N = 4 2 3 10 72 , 6 2081 , 5 , 2 387 , 97 − × ft rps ft lb = 15689,7449 10.000 Dari gambar 3.4-5 Geankoplis, untuk N Re = 15689,7449 10.000 Konstanta pengadukan,K T = 6,3 Daya yang dibutuhkan pengaduk sebesar : P = c T g Di n K ρ 5 3 = 550 det . 174 , 32 387 , 97 2081 , 5 , 2 3 , 6 2 3 5 3 × ft lb ft lb ft rps = 3,38 × 10 -4 Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak = 8 , 4 - 10 3,38 × = 4,22 × 10 -4 Maka daya motor yang dipilih = 120 Hp LD.24 Pompa Larutan Kaporit CaOCl 2 P-113 Fungsi : Menginjeksikan larutan kaporit ke air domestik Jenis : pompa injeksi Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : Commercial Steel Kondisi operasi : Laju alir massa F : 0,0044 kgjam = 2,694 × 10 -6 lbmdetik Densitas campuran : 1272 kgm 3 = 79,2447 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas air : 6,72 × 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Laju alir volume, Q : ρ F = 3 79,2447 det 6 - 10 2,694 ft lbm lbm × = 3,4 × 10 -8 ft 3 s Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Diameter optimum, D e = 3,9 × Q 0,45 × 0,13 Timmerhouse, 2004 = 3,9 × 3,4 × 10 -8 0,45 × 79,2447 0,13 = 0,0029in Digunakan pipa 18 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut : − Diameter dalam ID : 0,269in = 0,0,0224 ft − Diameter luar OD : 0,405 in − Luas penampang dalam Ai : 0,0004 ft 2 Kecepatan linier, v = i A Q = 2 3 0004 , 8 - 10 3,4 ft s ft × = 8,5 × 10 -5 fts Bilangan Reynold, N Re = µ ρ D v = 4 -5 10 72 , 6 0224 , 10 8,5 2447 , 79 − × × = 0,2245 Untuk Commercial Steel, = 0,0015 ft Kekasaran relatif = 0066 , 0224 , 00015 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 2710 , 71 0,2245 16 Re 16 = = N Direncanakan Sistem perpipaan sebagai berikut : Sistem Perpipaan LD L ft 1. Panjang pipa lurus 2. Sambungan pipa - 1 buah gate valve fully open - 1 buah elbow standar 90 - Penyempitan mendadak, K = 0,5 - Pembesaran mendadak, K = 1 13 30 39 78 15 0,2913 0,672 0,4308 1,7472 Total panjang pipa ekivalen, ∑ L 18,1472 Faktor kerugian karena kehilangan energi; F ∑ F ∑ = gcD L fv 2 4 2 ∑ = ft ik lbf ft lbm ft 0224 , det . . 174 , 32 2 1472 , 18 ftdetik 10 8,5 2610 , 71 4 2 2 -5 × × × × = 0,000025 ft lbflbm Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Tinggi pemompaan ∆ Z = 12 ft Dari persamaan Bernoulli; ∆ ∫ = ∑ + + ∆ +     2 1 2 2 P P Wf F dP V gc g Z gc v α Sandler,1987 Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka: ∆     α gc v 2 2 = 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka ∫ 2 1 P P dP V = 0 Sehingga persamaan Bernoulli menjadi; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ Kerja pompa; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ = 12 ft × 2 2 det 174 , 32 det 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft + 0,000025 ft lbflbm = 12,000025 ft lbflbm Daya pompa; P = Q × ρ × Wf = 3,4 ×10 -8 ft 3 detik × 79,2447 lbft 3 × 12,000025 ft lbflbm = 3,233 × 10 -5 lb ftdetik550 = 5,8 × 10 -8 HP Efesiensi pompa = 80 Maka daya aktual motor; P m = 0,8 HP 10 5,8 -8 = 7,2 × 10 -8 HP = 120 HP LD.25 Tangki Penampung Sementara Air Domestik TP-105 Fungsi : Tempat menampung sementara air domestik selama 1 hari. Bentuk : silinder tegak dengan alas berbentuk datar Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Laju alir massa F : 1550 kgjam = 0,9492 lbmdetik Densitas air ρ : 998,23 kgm 3 = 62,1778 lbmft 3 Perry, 1997 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Viskositas µ : 5,38 ×10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Faktor keamanan : 20 a. Penentuan volume tangki Volume larutan = densitas berat dibutuhkan yang jumlah × = 3 23 , 998 24 1 1550 m kg jam hari jam kg × × = 37,2659 m 3 Volume tangki, V t = 1,2 × 37,2659 m 3 = 44,7191m 3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D:H = 2:3 V = 4 1 D 2 H Brownell, 1959 44,7191m 3 = 4 1 D 2       D 2 3 44,7191m 3 = 8 3 D 3 Maka, D = 11,0278 ft = 3,3613 m H = 16,5416 ft = 5,0419 m b. Menentukan tebal dinding tangki Direncanakan digunakan bahan konstruksi plate steel Dari tabel 13.1 Brownell Young 1979, diperoleh data : − Allowable stress s = 18750 − Efisiensi sambungan E = 0,8 − Umur alat n = 10 tahun − Faktor korosi, c = 0,01 intahun Tekanan Operasi, P D = Po + 144 1 − Hs ρ Brownell Young,1959 Dimana: Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi Ph = 14,7 Psi + 144 1 16,5416 62,1778 3 − ft ft lb = 21,4107 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20 Tekanan disain; Pd = 1,2 × 21,4107 Psi = 25,6928 Psi Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Tebal Plat minimum, t p = nc P SE D P + − × 6 , . 2 Brownell Young,1959 ts = tahun in tahun ft in ft 01 , 10 Psi 25,6928 6 , 0,8 psi 18.750 2 12 0278 , 11 Psi 25,6928 × + × − × × × × = 0,2133 in = 15 in LD.26 Pompa Tangki Air DomestikP-114 Fungsi : Memompakan air domestik dari tangki penampung ke kebutuhan domestik Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : Commercial Steel Kondisi operasi : Laju alir massa F : 1550 kgjam = 0,9492 lbmdetik Densitas air : 998,23 kgm 3 = 62,1778 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas air : 5,38 × 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Laju alir volume, Q : ρ F = 3 62,1778 det 0,9492 ft lbm lbm = 0,0152 ft 3 s Diameter optimum, D e = 3,9 × Q 0,45 × 0,13 Timmerhouse, 2004 = 3,9 × 0,0152 0,45 × 62,1778 0,13 = 1,0160 in Digunakan pipa 1 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut : − Diameter dalam ID : 1,049 in = 0,0874 ft − Diameter luar OD : 1,32 in − Luas penampang dalam Ai : 0,864 in 2 = 0,006 ft 2 Kecepatan linier, v = i A Q = 2 3 006 , 0,0152 ft s ft = 2,5333 fts Bilangan Reynold, N Re = µ ρ D v = 4 10 38 , 5 0874 , 2,5333 1778 , 62 − × = 25588,8714 Untuk Commercial Steel, = 0,0015 ft Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Kekasaran relatif = 0017 , 0874 , 00015 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 0062 , 25588,8714 079 , Re 079 , 0,25 25 , = = N Direncanakan Sistem perpipaan sebagai berikut : Sistem Perpipaan LD L ft 1. Panjang pipa lurus 2. Sambungan pipa - 1 buah gate valve fully open - 2 buah elbow standar 90 - Penyempitan mendadak, K = 0,5 - Pembesaran mendadak, K = 1 13 30 39 78 60 1,1362 5,244 1,7043 6,8172 Total panjang pipa ekivalen, ∑ L 74,9017 Faktor kerugian karena kehilangan energi; F ∑ F ∑ = gcD L fv 2 4 2 ∑ = ft ik lbf ft lbm ft 0874 , det . . 174 , 32 2 9017 , 74 ftdetik 2,5333 0062 , 4 2 2 × × × = 2,1196 ft lbflbm Tinggi pemompaan ∆ Z = 20 ft Dari persamaan Bernoulli; ∆ ∫ = ∑ + + ∆ +     2 1 2 2 P P Wf F dP V gc g Z gc v α Sandler,1987 Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka: ∆     α gc v 2 2 = 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. ∫ 2 1 P P dP V = 0 Sehingga persamaan Bernoulli menjadi; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ Kerja pompa; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ = 20 ft × 2 2 det 174 , 32 det 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft + 2,1196 ft lbflbm = 22,1196 ft lbflbm Daya pompa; P = Q × ρ × Wf = 0,0152 ft 3 detik ×62,1778 lbft 3 × 22,1196 ft lbflbm = 20,9052 lb ftdetik550 = 0,0380 HP Efesiensi pompa = 80 Maka daya aktual motor; P m = 0,8 HP 0,0380 = 0,0475 HP = 120 HP LD.27 Daerator DE Fungsi : Menghilangkan gas-gas terlarut dalam air. Bentuk : silinder tegak dengan kedua tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Laju alir massa F : 10464,6203 kgjam = 6,4084 lbmdetik Densitas air ρ : 998,23 kgm 3 = 62,1778 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas µ : 0,8 cp = 5,38 ×10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Faktor keamanan : 20 a. Penentuan volume tangki Volume larutan = densitas massa alir laju = jam m kg jam kg 48 23 , 998 6203 , 10464 3 × = 503,1924 m 3 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Panas yang dibutuhkan = m.c.dT = 10464,6203 × 1 × 90-25 = 680200,3195 kkal Steam yang digunakan adalah uap jenuh pada temperatur 90 o C λ = 2283,2 KJkg = 545,6978 kkal Kebutuhan steam = 680200,3195 kkal545,6978 = 1246,4780 kg Silinder berisi 75 air, volume silinder = 10075 × 503,1924 = 670,9232 m 3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D:H = 2:5 V = 4 1 D 2 H Brownell, 1959 670,9232 m 3 = 4 1 D 2       D 2 3 670,9232 m 3 = 8 3 D 3 Maka, D = 22,9403 ft = 6,9923 m H = 57,3509 ft = 17,4807 m b. Menentukan tebal dinding tangki Direncanakan digunakan bahan konstruksi plate steel Dari tabel 13.1 Brownell Young 1979, diperoleh data : − Allowable stress s = 18750 − Efisiensi sambungan E = 0,8 − Umur alat n = 10 tahun − Faktor korosi, c = 0,0625 intahun Tekanan Operasi, P D = Po + 144 1 − Hs ρ Brownell Young,1959 Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi Ph = 14,7 Psi + 144 1 57,3509 62,1778 3 − ft ft lb = 39,0317 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20 Tekanan disain; Pd = 1,2 × 39,0317 Psi = 46,8381 Psi Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Tebal Plat minimum, t p = nc P SE D P + − × 6 , . 2 Brownell Young,1959 ts = tahun in ft in ft 0625 , Psi 46,8381 6 , 0,8 psi 18.750 2 12 9403 , 22 Psi 46,8381 + × − × × × × = 0,4926 in = 24 in LD.28. Pompa Daerator P-111 Fungsi : Memompakan air dari menuju daerator boiler. Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : Commercial Steel Kondisi operasi : Laju alir massa F : 10464,6203kgjam = 6,4084 lbmdetik Densitas air : 998,23 kgm 3 = 62,1778 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas air : 5,38 × 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Laju alir volume, Q : ρ F = 3 62,1778 det 6,4084 ft lbm lbm = 0,1030 ft 3 s Diameter optimum, D e = 3,9 × Q 0,45 × 0,13 Timmerhouse, 2004 = 3,9 × 0,1030 0,45 × 62,1778 0,13 = 2,3995 in Digunakan pipa 4 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut : − Diameter dalam ID : 2,469 in = 0,2057 ft − Diameter luar OD : 2,88 in = 0,0,24 ft − Luas penampang dalam Ai : 4,79 in 2 = 0,0332 ft 2 Kecepatan linier, v = i A Q = 2 3 0332 , 0,1030 ft s ft = 3,0964 fts Bilangan Reynold, N Re = µ ρ D v = 4 10 38 , 5 2057 , 3,0964 1778 , 62 − × = 73611,2896 Untuk Commercial Steel, = 0,0015 ft Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Kekasaran relatif = 0007 , 2057 , 00015 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 0047 , 73611,2896 079 , Re 079 , 0,25 25 , = = N Direncanakan Sistem perpipaan sebagai berikut : Sistem Perpipaan LD L ft 1. Panjang pipa lurus 2. Sambungan pipa - 1 buah gate valve fully open - 2 buah elbow standar 90 - Penyempitan mendadak, K = 0,5 - Pembesaran mendadak, K = 1 13 30 39 78 80 2,6741 12,342 4,0111 16,0446 Total panjang pipa ekivalen, ∑ L 115,0718 Faktor kerugian karena kehilangan energi; F ∑ F ∑ = gcD L fv 2 4 2 ∑ = ft ik lbf ft lbm ft 2057 , det . . 174 , 32 2 0718 , 115 ftdetik 3,0964 0047 , 4 2 2 × × × = 1,5670 ft lbflbm Tinggi pemompaan ∆ Z = 20 ft Dari persamaan Bernoulli; ∆ ∫ = ∑ + + ∆ +     2 1 2 2 P P Wf F dP V gc g Z gc v α Sandler,1987 Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka: ∆     α gc v 2 2 = 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka ∫ 2 1 P P dP V = 0 Sehingga persamaan Bernoulli menjadi; Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. Wf = F gc g Z ∑ + ∆ Kerja pompa; Wf = F gc g Z ∑ + ∆ = 20 ft × 2 2 det 174 , 32 det 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft + 1,5670 ft lbflbm = 21,5670 ft lbflbm Daya pompa; P = Q × ρ × Wf = 0,1030 ft 3 detik ×62,1778 lbft 3 × 21,5670 ft lbflbm = 138,1218 lb ftdetik550 = 0,2511 HP Efesiensi pompa = 80 Maka daya aktual motor; P m = 0,8 HP 0,2511 = 0,3139 HP = 13 HP LD.29 Boiler B Fungsi : Menghasilkan uap untuk keperluan proses. Jenis : Pipa api Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : Aluminium untuk bejana dan stainless steel untuk pipa. Uap yang dihasilkan : 52323,1015 kgjam = 115351,5096 lbjam Daya ketel uap BHP W = H BHP 3 , 970 5 , 34 × × Dimana : BHP = Daya boiler, Hp W = Kebutuhan uap yang dihasilkan = 115351,5096 lbjam H = Entalpi saturated steam pada 130 o C = 2063,4921 Btukg = 935,9938 Btulb Smith,1966 BHP = 970,3 34,5 Btulb 935,9938 lbjam 6 115351,509 × × Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. = 3225,3075 Hp Menghitung jumlah pipa ketel Nt Luas permukaan perpindahan panas, A = BHP ×10 ft 2 hp El-Wakil, 1984 Dimana : A = Luas perpindahan panas, ft 2 BHP = Daya ketel uap = 3225,3075 Hp Maka : Luas permukaan perpindahan panas, A = BHP ×10 ft 2 hp = 3225,3075 Hp ×10 ft 2 hp = 32253,075 ft 2 Direncanakan menggunakan pipa dengan spesifikasi : - Panjang pipa, L = 20 ft - Diameter pipa = 6 in - Luas permukaan pipa, a = 1,734 ft 2 hp Sehingga jumlah pipa, Nl = 0194 , 930 734 , 1 20 075 , 32253 2 2 = × = × hp ft ft ft a L A Jumlah pipa ketel yang dipergunakan = 930 Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010. LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI Dalam rencana pra rancangan pabrik Pembuatan etanol ini digunakan asumsi sebagai berikut: Pabrik beroperasi selama 300 hari dalam setahun. Kapasitas maksimum adalah 98000 tontahun. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchased-equipment delivered Timmerhaus et al, 2004. Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah : US 1 = Rp 11000,- Analisa, 12 April 2009.

1. Modal Investasi Tetap Fixed Capital Investment

1.1 Modal Investasi Tetap Langsung MITL