shell side tube side shell side tube side shell side tube side shell side tube side Shell side Tube side

a. Luas permukaan untuk perpindahan panas, 2 D ft 19,338 219 77 326092,183 Δt U Q A = × = × = Luas permukaan luar a ″ = 0.1963 ft 2 ft Tabel 10. Kern, 1965 Jumlah tube, 16 , 6 ft ft 0.1963 ft 16 ft 19,338 a L A N 2 2 t = × = × = buah Nilai terdekat adalah 52 buah dengan ID shell = 10 in Tabel 9. Kern, 1965 b. Koreksi U D Dirt Overall Heat Transfer Coefficient t A Q U D Δ ⋅ = A = 0.1963 × 16 × 52 = 163,32 ft 2 769 , 23 84 163,32 326092,183 = ⋅ = D U Btu h ft 2 F Penentuan R D design:

1 Flow Area a

a. shell side

Pt 144 B C ID a s × × × = Kern, 1965 C’ = 1 – 0.75 = 0.25 in B = 2,5 in 0.043 1 144 5 . 2 25 . 10 a s = × × × = ft 2

b. tube side

n 144 a Nt a t t × × = a’t = 0.182 Tabel 10, Kern, 1965 0.033 2 144 182 . 52 a t = × × = ft 2

2 Mass Velocity G

a. shell side

s a W Gs = Kern, 1965 419 , 75095 0.043 3229,103 = = Gs lbh ft 2

b. tube side

t a W Gt = Kern, 1965 667 , 933806 0.033 30815,620 = = Gt lbh ft 2 3 Bilangan Reynold N Re

a. shell side

μ × = Gs De Re s in 0.08 75 . 12 4 75 . 1 4 De 2 2 = ⋅ π ⋅ ⋅ π × = 489 , 4682 1,283 419 , 75095 08 , Re = × = s

b. tube side

μ × = Gt D Re t D = ID tube = 0.482 in Tabel 10. Kern, 1965 428 , 957750 0.039 667 , 933806 12 482 . Re = × = t 4 Koefisien Perpindahan Panas

a. shell side

14 . w 3 1 e o Pr jH k D h ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ μ μ = Kern, 1965 Dari fig.28, Kern, 1965 didapat jH = 35 k Cp Pr μ ⋅ = = 21,34 0,106 1,283 1,763 = ⋅ 14 . 3 1 21,34 35 106 . 08 . ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ⋅ = w o h μ μ h o = 127,298 14 . w ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ μ μ

b. tube side

h io = 1500 Btu h ft 2 F Kern, 1965 dikarenakan viskositas etanol rendah, maka 14 . w ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ μ μ ≈ 1 127,298 = o h Btu h ft 2 F 5 Clean Overall Heat Transfer Coefficient Uc o io o io h h h h Uc + × = 117,339 127,298 1500 127,298 1500 = + × = Uc Btu h ft 2 F 6 Dirt Factor R D D C D C D U U U U R ⋅ − = 0.034 769 , 23 117,339 769 , 23 117,339 = ⋅ − = D R R D hitung ≥ R D ketentuan, maka spesifikasi dapat diterima. Perhitungan Pressure Drop :

a. Shell side

s e 10 2 s s s D 10 22 . 5 1 N D G f P φ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ = Δ Kern, 1965 untuk R e = 4682,489, f = 0.0025 ft 2 in 2 Fig.29, Kern, 1965 N+1 = LB Kern, 1965 = 192 2,5 = 76.8 ΔP s yang diperbolehkan adalah ≤ 10 psi, maka ΔP s dapat diterima.

b. Tube side

t 10 2 t t s ID 10 22 . 5 N L G f P φ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = Δ Kern, 1965 untuk R e = 428 , 957750 , f = 0.00015 ft 2 in 2 Fig.26, Kern, 1965 152 , 3 1 1 0.48212 10 22 . 5 2 16 667 , 933806 0.00015 10 2 = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = Δ t P psi 2 r g 2 V s n 4 P ⋅ = Δ untuk G t = 667 , 933806 , 2 g 2 V = 0.0011 Fig.27, Kern, 1965 009 , 0.0011 1 2 4 = ⋅ ⋅ = Δ r P psi r t T P P P Δ + Δ = Δ psi P T 561 , 3 009 , 152 , 3 = + = Δ ΔP T yang diperbolehkan adalah ≤ 10 psi, maka ΔP s dapat diterima psi 15 , 8 1 0.318 08 . 10 22 . 5 8 . 76 10 419 , 75095 0025 . 10 2 = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = Δ s P LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LD.1 Bak Pengendapan BP Fungsi : untuk menampung dan mengendapkan kotoran terbawa dari sumur bor Bentuk : bak dengan permukaan persegi Konstruksi : beton kedap air Densitas air pada suhu 30 o C : 996 kgm 3 Direncanakan lama penampungan 1 jam, maka : Jumlah air masuk = 1 jam × 20022,664 kgjam Faktor keamanan = 20 Volume bak = 996 664 , 20022 2 , 1 × = 24,124 m 3 Panjang p = 3 × tinggi bak t Lebar l = 2 × tinggi bak t Maka, V = p × l × t 24,124 = 6t 3 t = 3 6 124 , 24 = 1,590 m = 5,216 ft diperoleh : t = 1,590 m = 5,216 ft p = 4,770 m = 15,649 ft l = 3,180 m = 10,433 ft LD.2 Tangki Pelarutan Aluminium Sulfat Al 2 SO 4 3 TP-101 Fungsi : membuat larutan Aluminium Sulfat Al 2 SO 4 3 Bentuk : silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : plate steel SA-167, Tipe 304 Kondisi pelarutan : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Jumlah air yang diolah = 20022,664 kgjam Jumlah alum yang dibutuhkan asumsi 50 ppm dari jumlah air yang diolah. × 6 10 50 20022,664 = 1,001 kgjam Tangki pelarutan aluminium sulfat dirancang untuk 1 hari Banyak alum yang dilarutkan = 24 × 1,001 = 24,024 kg Densitas Al 2 SO 4 3 = 1363,1 kgm 3 Faktor keamanan = 20 Ukuran tangki Volume larutan, V 1 = 1 , 1363 3 , 024 , 24 × = 0,059 m 3 Volume tangki, V t = 1,2 × 0,059 m 3 = 0,071 m 3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D:H =1:3 V = 4 1 π D 2 H Brownell, 1959 0,071 m 3 = 4 1 π D 2 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ D 1 3 0,071 m 3 = 4 3 π D 3 Maka, D = 0,311 m = 1,020 ft H = 0,933 m = 3,061 ft Tinggi Al 2 SO 4 3 dalam tangki = 2 3 311 , 4 1 059 , m m π = 0,787 m Tebal dinding tangki Direncanakaj digunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, Tipe 304 Dari tabel 13.1 Brownell Young 1979, diperoleh data : − Allowable stress s = 12750 − Efisiensi sambungan E = 0,8 − Faktor korosi, CA = 18 in − Tekanan operasi, P o = 1 atm = 14,7 psi − Faktor keamanan tekanan = 20 − Tekanan desain = 1,2 × P o = 17,64 psi Tebal dinding silinder tangki t = CA P SE PD + − 2 , 1 2 Brownell, 1959 = 125 , 64 , 17 2 , 1 8 , 12750 2 12 020 , 1 64 , 17 + − × = 0,136 in Dari tabel 5.4 Brownell Young 1979 dipilih tebal tangki standar 316 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 = 1,020 ft D i = 0,340 ft Kecepatan pengadukan, N = 400 rpm = 6,667 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 N Re = μ ρ 2 Di N = 4 2 10 72 , 6 340 , 667 , 6 095 , 85 − × = 9,759 × 10 5 Untuk N Re 9,759 × 10 5 diperoleh N Po = 2 Sehingga dari persamaan 3.4-2 Geankoplis : P = c Po g Di N N ρ 5 3 = 550 174 , 32 095 , 85 340 , 667 , 6 2 5 3 × = 0,013 Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak = 8 , 013 , = 0,016 Maka daya motor yang dipilih = 0,05 hp LD.3 Tangki Pelarutan Natrium Karbonat Na 2 CO 3 TP-102 Fungsi : membuat larutan Natrium Karbonat Na 2 CO 3 Bentuk : silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : plate steel SA-167, Tipe 304 Kondisi pelarutan : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Jumlah air yang diolah = 20022,664 kgjam Jumlah alum yang dibutuhkan asumsi 27 ppm dari jumlah air yang diolah. × 6 10 27 20022,664 = 0,541 kgjam Tangki pelarutan aluminium sulfat dirancang untuk 1 hari Banyak alum yang dilarutkan = 24 × 0,541 = 12,984 kg Densitas Na 2 CO 3 = 1327 kgm 3 Faktor keamanan = 20 Ukuran tangki Volume larutan, V 1 = 1327 3 , 984 , 12 × = 0,033 m 3 Volume tangki, V t = 1,2 × 0,033 m 3 = 0,040 m 3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D:H =1:3 V = 4 1 π D 2 H Brownell, 1959 0,040 m 3 = 4 1 π D 2 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ D 1 3 0,040 m 3 = 4 3 π D 3 Maka, D = 0,257 m = 0,843 ft H = 0,771 m = 2,529 ft Tinggi Na 2 CO 3 dalam tangki = 2 3 257 , 4 1 033 , m m π = 0,635 m Tebal dinding tangki Direncanakaj digunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, Tipe 304 Dari tabel 13.1 Brownell Young 1979, diperoleh data : − Allowable stress s = 12750 − Efisiensi sambungan E = 0,8 − Faktor korosi, CA = 18 in − Tekanan operasi, P o = 1 atm = 14,7 psi − Faktor keamanan tekanan = 20 − Tekanan desain = 1,2 × P o = 17,64 psi Tebal dinding silinder tangki t = CA P SE PD + − 2 , 1 2 Brownell, 1959 = 125 , 64 , 17 2 , 1 8 , 12750 2 12 843 , 64 , 17 + − × = 0,134 in Dari tabel 5.4 Brownell Young 1979 dipilih tebal tangki standar 316 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 = 0,843 ft D i = 0,281 ft Kecepatan pengadukan, N = 400 rpm = 6,667 rps Viskositas Na 2 CO 3 = 3,69 × 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 10 69 , 3 281 , 667 , 6 842 , 82 − × = 1,182 × 10 5 Untuk N Re 1,182 × 10 5 diperoleh N Po = 1 Sehingga dari persamaan 3.4-2 Geankoplis : P = c Po g Di N N ρ 5 3 = 550 174 , 32 842 , 82 281 , 667 , 6 1 5 3 × = 0,002 Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak = 8 , 002 , = 0,003 Maka daya motor yang dipilih = 0,05 hp LD.4 Tangki Pelarutan Asam Sulfat H 2 SO 4 TP-103 Fungsi : membuat larutan Asam Sulfat H 2 SO 4 Bentuk : silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : plate steel SA-167, Tipe 304 Kondisi pelarutan : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm H 2 SO 4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 50 berat Laju massa H 2 SO 4 = 43,630 kghari 1 × regenerasi = 7 hari Densitas H 2 SO 4 50 = 1387 kgm 3 = 86,587 lbmft 3 Kebutuhan perancangan = 7 hari Faktor keamanan = 20 Ukuran tangki Volume larutan, V 1 = 1387 5 , 630 , 43 × = 0,063 m 3 Volume tangki, V t = 1,2 × 0,063 m 3 = 0,076 m 3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D:H =1:3 V = 4 1 π D 2 H Brownell, 1959 0,076 m 3 = 4 1 π D 2 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ D 1 3 0,076 m 3 = 4 3 π D 3 Maka, D = 0,317 m = 1,040 ft H = 0,951 m = 3,120 ft Tinggi H 2 SO 4 dalam tangki = 2 3 317 , 4 1 063 , m m π = 0,797 m Tebal dinding tangki Direncanakaj digunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, Tipe 304 Dari tabel 13.1 Brownell Young 1979, diperoleh data : − Allowable stress s = 12750 − Efisiensi sambungan E = 0,8 − Faktor korosi, CA = 18 in − Tekanan operasi, P o = 1 atm = 14,7 psi − Faktor keamanan tekanan = 20 − Tekanan desain = 1,2 × P o = 17,64 psi Tebal dinding silinder tangki t = CA P SE PD + − 2 , 1 2 Brownell, 1959 = 125 , 64 , 17 2 , 1 8 , 12750 2 12 040 , 1 64 , 17 + − × = 0,136 in Dari tabel 5.4 Brownell Young 1979 dipilih tebal tangki standar 316 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 = 1,040 ft D i = 0,347 ft Kecepatan pengadukan, N = 400 rpm = 6,667 rps Viskositas H 2 SO 4 = 3,69 × 10 -3 lbmft.det Kirk Othmer, 1967 Dari persamaan 3.4-1, Geankoplis untuk bilangan Reynold adalah N Re = μ ρ 2 Di N = 3 2 10 69 , 3 347 , 667 , 6 587 , 86 − × = 1,884 × 10 5 Untuk N Re 1,884 × 10 5 diperoleh N Po = 1 Sehingga dari persamaan 3.4-2 Geankoplis : P = c Po g Di N N ρ 5 3 = 550 174 , 32 587 , 86 347 , 667 , 6 1 5 3 × = 0,007 Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak = 8 , 007 , = 0,009 Maka daya motor yang dipilih = 0,05 hp LD.5 Tangki Pelarutan Natrium Hidroksida NaOH TP-104 Fungsi : membuat larutan Natrium Hidroksida NaOH Bentuk : silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : plate steel SA-167, Tipe 304 Kondisi pelarutan : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm H 2 SO 4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 50 berat Laju massa NaOH = 22,7 kghari 1 × regenerasi = 7 hari Densitas NaOH 50 = 1518 kgm 3 = 94,765 lbmft 3 Kebutuhan perancangan = 7 hari Faktor keamanan = 20 Ukuran tangki Volume larutan, V 1 = 1518 5 , 7 , 22 × = 0,030 m 3 Volume tangki, V t = 1,2 × 0,030 m 3 = 0,036 m 3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D:H =1:3 V = 4 1 π D 2 H Brownell, 1959 0,036 m 3 = 4 1 π D 2 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ D 1 3 0,036 m 3 = 4 3 π D 3 Maka, D = 0,247 m = 0,810 ft H = 0,741 m = 2,431 ft Tinggi NaOH dalam tangki = 2 3 247 , 4 1 030 , m m π = 0,625 m Tebal dinding tangki Direncanakaj digunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, Tipe 304 Dari tabel 13.1 Brownell Young 1979, diperoleh data : − Allowable stress s = 12750 − Efisiensi sambungan E = 0,8 − Faktor korosi, CA = 18 in − Tekanan operasi, P o = 1 atm = 14,7 psi − Faktor keamanan tekanan = 20 − Tekanan desain = 1,2 × P o = 17,64 psi Tebal dinding silinder tangki t = CA P SE PD + − 2 , 1 2 Brownell, 1959 = 125 , 64 , 17 2 , 1 8 , 12750 2 12 810 , 64 , 17 + − × = 0,133 in Dari tabel 5.4 Brownell Young 1979 dipilih tebal tangki standar 316 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 = 0,810 ft D i = 0,270 ft Kecepatan pengadukan, N = 400 rpm = 6,667 rps Viskositas NaOH = 4,302 × 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 10 302 , 4 270 , 667 , 6 765 , 94 − × = 1,071 × 10 5 Untuk N Re 1,884 × 10 5 diperoleh N Po = 1 Sehingga dari persamaan 3.4-2 Geankoplis : P = c Po g Di N N ρ 5 3 = 550 174 , 32 765 , 94 270 , 667 , 6 1 5 3 × = 0,002 Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak = 8 , 002 , = 0,003 Maka daya motor yang dipilih = 0,05 hp LD.6 Clarifier CL Fungsi : memisahkan endapan flok yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu Bahan : Carbon steel SA-53 Grade B Laju massa air = 20022,664 kgjam = 5561,851 grdet Laju massa Al 2 SO 4 3 = 1,001 kgjam = 0,278 grdet Laju massa Na 2 CO 3 = 0,541 kgjam = 0,150 grdet Massa total = 5562,279 grdet ρ air = 0,996 grml ρ Al 2 SO 4 3 = 1,363 grml ρ Na 2 CO 3 = 1,327 grml V = ρ m V air = 188 , 5584 996 , 851 , 5561 = ml V Al2SO43 = 363 , 1 278 , = 0,204 ml V Na2CO3 = 113 , 327 , 1 150 , = ml V total = 5584,505 ml ρ campuran = campuran campuran v m = 505 , 5584 279 , 5562 = 0,966 grcm 3 ρ partikel = 327 , 1 150 , 363 , 1 278 , 150 , 278 , + + = 317 , 428 , = 1,350 grcm 3 kecepatan terminal dihitung dengan menggunakan : μ ρ ρ υ 18 2 gDp s s − = Dimana : υ s : kecepatan terminal pengendapan, cmdet ρ s : densitas partikel campuran pada 30 o C ρ : densitas larutan pada 30 o C D p : diameter partikel = 0,002 cm g : percepatan gravitasi = 980 cmdet μ : viskositas larutan pada 30 o C = 0,0345 grcm.det Perry, 1997 maka, 0345 , 18 002 , 980 996 , 350 , 1 2 × × × − = s υ = 0,02 cmdet Ukuran clarifier Laju volumetrik, Q = 996 , 279 , 5562 = 5584,617 cm 3 det Q = 4 × 10 -4 × D 2 Ulrich, 1984 Dimana : Q : laju alir volumetrik umpan, cm 3 det D : diameter clarifier, m Sehingga : D = 515 , 3736 10 . 4 617 , 5584 10 . 4 2 1 4 2 1 4 = ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ = ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ − − Q = 3,737 m = 12,260 ft Ditetapkan tinggi clarifier, H = 4,5 m = 14,764 ft Waktu pengendapan : t = s t H υ = det 02 , 1 100 5 , 4 cm m cm m × × = 22500 det = 6,25 jam Tebal dinding clarifier Direncanakan digunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-53, Grade B Dari tabel 13.1 BrownellYoung 1979, diperoleh data : − Allowable stress s = 12750 − Efisiensi sambungan E = 0,8 − Faktor korosi = 18 in − Tekanan operasi, P o = 1 atm = 14,7 psi − Faktor keamanan tekanan = 20 − Tekanan desain, P = 1,2 × P o = 17,64 psi Tebal dinding tangki t = CA P SE PD + − 2 , 1 2 Brownell, 1959 = 125 , 64 , 17 2 , 1 8 , 12750 2 12 260 , 12 64 , 17 + − × = 0,252 in Dari tabel 5.4 BrownellYoung dipilih tebal tangki ¼ in. Daya clarifier P = 0,006 D 2 Ulrich, 1984 Dimana : P : daya yang dibutuhkan clarifier, kW P = 0,006 × 3,737 2 = 0,084 hp = 0,062 kW LD.7 Sand Filter SF Fungsi : menyaring air yang berasal dari clarifier Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan : Carbon Steel SA-53 Grade B Laju alir massa : 20024,206 kgjam Densitas air pada 30 o C: 996 kgm 3 Tangki direncanakan menampung air setiap ¼ jam Faktor keamanan : 20 Maka, Volume air = 3 996 25 , 206 , 20024 m kg jam jam kg × = 5,026 m 3 Volume tangki = 1,2 × 5,026 = 6,031 m 3 Direncanakan perbandingan tinggi penyaring dengan diameter H s : D = 2:1 tinggi head dengan diameter H h : D = 1:6 V s = 4 π D 2 H s = 4 π D 2 2D = 2 π D 3 = 1,57 D 3 Brownell, 1959 V h = 24 π D 3 = 0,131 D 3 V t = V s + V h 6,031 = 1,57 D 3 + 0,131 D 3 D = 3 701 , 1 031 , 6 = 1,525 m = 5,003 ft H s = 2 D = 2 1,525 = 3,050 m = 10,006 ft H h = 16 D = 16 1,525 = 0,255 m = 0,837 ft Sehingga, tinggi tangki = 3,050 + 20, 255 = 3,560 m = 11,679 ft Volume air = 5,026 m 3 V shell = 3 3 D π = 3,712 m 3 Tinggi air Ha= 050 , 3 026 , 5 712 , 3 × = 2,251 m = 7,385 ft Tebal dinding tangki Direncanakan digunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-53, Grade B Dari tabel 13.1 BrownellYoung 1979, diperoleh data : − Allowable stress s = 12750 − Efisiensi sambungan E = 0,8 − Faktor korosi = 18 in − Tekanan operasi, P o = 1 atm = 14,7 psi − Faktor keamanan tekanan = 20 − Tekanan desain, P = 1,2 × P o = 17,64 psi Tebal dinding tangki t = CA P SE PD + − 2 , 1 2 Brownell, 1959 = 125 , 64 , 17 2 , 1 8 , 12750 2 12 003 , 5 64 , 17 + − × = 0,177 in Dari tabel 5.4 BrownellYoung dipilih tebal tangki 316 in. LD.8 Menara Air MA Fungsi : mendistribusikan air untuk berbagai keperluan Jenis : silinder tegak dengan tutup dan alas datar Bahan : Plate stell SA-167, Tipe 304 Laju alir massa : 20024,206 kgjam Densitas air pada 30 o C: 996 kgm 3 Faktor keamanan : 20 Maka, Volume air = 3 996 206 , 20024 m kg jam kg = 20,105 m 3 Volume tangki = 1,2 × 20,105 = 24,126 m 3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder H = 3D V = 4 1 πD 2 H Brownell, 1959 V = 4 3 πD 3 24,126 = 4 3 πD 3 D = 2,172 m = 7,126 ft H = 6,516 m = 21,378 ft Tebal dinding tangki Direncanakan digunakan bahan konstruksi Plate stell SA-167, Tipe 304 Dari tabel 13.1 BrownellYoung 1979, diperoleh data : − Allowable stress s = 12750 − Efisiensi sambungan E = 0,8 − Faktor korosi = 18 in − Tekanan operasi, P o = 1 atm = 14,7 psi − Faktor keamanan tekanan = 20 − Tekanan desain, P = 1,2 × P o = 17,64 psi Tebal dinding tangki t = CA P SE PD + − 2 , 1 2 Brownell, 1959 = 125 , 64 , 17 2 , 1 8 , 12750 2 12 126 , 7 64 , 17 + − × = 0,199 in Dari tabel 5.4 BrownellYoung dipilih tebal tangki ¼ in. LD.9 Menara Pendingin Air WCT Fungsi : mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur 40 o C menjadi 25 o C Jenis : Mechanical Draft Cooling Tower Bahan konstruksi : Carbon Stell SA-53 Grade B Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Suhu air masuk menara T L2 = 40 o C = 104 o F Suhu air keluar menara T L1 = 25 o C = 77 o F Suhu udara T G1 = 25 o C = 77 o F Dari gambar 12-14, Perry, 1999, diperoleh suhu bola basah, T w = 70 o C Dari kurva kelembaban, diperoleh H = 0,020 kg uap airkg udara kering Dari gambar 12-14, Perry, 1999, diperoleh konsentrasi air = 1,25 galft 2 .menit Densitas air 40 o C = 988 kgm 3 Laju massa air pendingin = 12716,289 kgjam Laju volumetrik air pendingin= 12716,289 988 = 12,742 m 3 jam Kapasitas air, Q = 12,742 m 3 jam × 264,17 galm 3 60 menitjam = 56,101 galmenit Faktor keamanan = 20 Luas menara, A = 1,2 × kapasitas airkonsentrasi air = 1,2 × 56,101 galmenit1,25 galft 2 .menit = 53,857 ft 2 Laju alir air tiap satuan luas L= 1 3600 857 , 53 2808 , 3 1 289 , 12716 2 2 2 m s ft ft jam jam kg = 0,215 kgs.m 2 Perbandingan L : G direncanakan = 5 : 6 Sehingga laju alir gas tiap satuan luas G = 0,180 kgm 2 .s Perhitungan tinggi menara : Dari pers. 9.3-8, Geankoplis 1997 : Hy 1 = 1,005 + 1,88 HT 1 -T + 2501,4 H = 1,005 + 1,88 × 0,02025-0 + 2501,4 0,020 = 76,093 kJkg = 76,093.10 3 Jkg Dari pers. 10.5-2, Geankoplis 1997 : G Hy 2 – Hy 1 = Lc L T L2 – T L1 0,180 Hy 2 – 76,093.10 3 = 0,215 4,187.10 3 40-25 Hy 2 = 151,111.10 3 Jkg 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 20 40 60 80 Suhu C E n tal p i 10 3 J kg kesetimbangan garis operasi Gambar LD.1 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower CT Ketinggian menara, z = ∫ − 2 1 . . y y H H G Hy Hy dHy a k M G Geankoplis, 1997 Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin Hy Hy 1Hy-Hy 76,093 80 0,256 101,1 105 0,256 126,106 130 0,257 151,111 175 0,042 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 50 100 150 200 Hy 1 H y- H y Gambar LD.2 Kurva Hy terhadap 1Hy-Hy Luasan daerah di bawah kurva dari Gambar LD.2 : ∫ − 2 1 y y H H Hy Hy dHy = 1,986 Estimasi k G .a = 1,207.10 -7 kg.mols.m 3 Geankoplis, 1997 Maka ketinggian menara, z = 986 , 1 10 . 013 , 1 10 . 207 , 1 29 180 , 5 7 × × − = 1,006 m Diambil performance menara 90, maka dari gambar 12-15 Perry, 1999, diperoleh tenaga kipas 0,03 hpft 2 . Daya yang diperlukan = 0,03 hpft 2 × 10,828 ft 2 = 0,33 hp Digunakan daya standart 0,5 hp LD.10 Penukar Kation Cation Exchanger CE Fungsi : mengurangi kesadahan air Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Stell SA-283 Grade C Kondisi penyimpanan : Temperatur : 30 o C Tekanan : 1 atm Laju massa air = 5933,278 + 1,818 = 5935,096 kgjam Densitas air = 996 kgm 3 Faktor keamanan = 20 Ukuran Cation Exchanger Va = 996 096 , 5935 = 5,959 m 3 Maka volume Cation Exchanger = 1,2 × 5,959 = 7,151 m 3 Direncanakan perbandingan tinggi silinder dengan diameter H s : D = 3:1 tinggi head dengan diameter H h :D = 1:6 Vs = 4 π D 2 H s = 4 π D 2 3D = 4 3 π D 3 = 2,355 D 3 Vh = 24 π D 3 = 0,131 D 3 Vt = Vs + Vh 7,151 = 2,355 D 3 + 0,131 D 3 D = 3 486 , 2 151 , 7 = 1,422 m = 4,665 ft H s = 3D = 4,266 m = 13,996 ft H h = 16 D = 0,237 m = 0,777 ft Sehingga tinggi tangki = 4,266 + 20,237 = 4,740 m = 15,551 ft V air = 5,959 m 3 V sheel = 3 3 D π = 3,009 m 3 Tinggi air H a = 959 , 5 009 , 3 × 4,266 = 2,514 m = 8,248 ft Tebal dinding tangki Direncanakan digunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-283, Grade C Dari tabel 13.1 BrownellYoung 1979, diperoleh data : − Allowable stress s = 12650 − Efisiensi sambungan E = 0,8 − Faktor korosi = 18 in − Tekanan operasi, P o = 1 atm = 14,7 psi − Faktor keamanan tekanan = 20 − Tekanan desain, P = 1,2 × P o = 17,64 psi Tebal dinding tangki t = CA P SE PD + − 2 , 1 2 Brownell, 1959 = 125 , 64 , 17 2 , 1 8 , 12650 2 12 665 , 4 64 , 17 + − × = 0,174 in Dari tabel 5.4 BrownellYoung dipilih tebal tangki 316 in. LD.11 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 Kondisi penyimpanan : Temperatur : 30 o C Tekanan : 1 atm Laju massa air = 5935,096 + 0,946 = 5936,042 kgjam Densitas air = 996 kgm 3 Faktor keamanan = 20 Ukuran Anion Exchanger Va = 996 042 , 5936 = 5,959 m 3 Maka volume Anion Exchanger = 1,2 × 5,959 = 7,151 m 3 Direncanakan perbandingan tinggi silinder dengan diameter H s : D = 3:1 tinggi head dengan diameter H h :D = 1:6 Vs = 4 π D 2 H s = 4 π D 2 3D = 4 3 π D 3 = 2,355 D 3 Vh = 24 π D 3 = 0,131 D 3 Vt = Vs + Vh 7,151 = 2,355 D 3 + 0,131 D 3 D = 3 486 , 2 151 , 7 = 1,422 m = 4,665 ft H s = 3D = 4,266 m = 13,996 ft H h = 16 D = 0,237 m = 0,777 ft Sehingga tinggi tangki = 4,266 + 20,237 = 4,740 m = 15,551 ft V air = 5,959 m 3 V sheel = 3 3 D π = 3,009 m 3 Tinggi air H a = 959 , 5 009 , 3 × 4,266 = 2,514 m = 8,248 ft Tebal dinding tangki Direncanakan digunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-283, Grade C Dari tabel 13.1 BrownellYoung 1979, diperoleh data : − Allowable stress s = 12650 − Efisiensi sambungan E = 0,8 − Faktor korosi = 18 in − Tekanan operasi, P o = 1 atm = 14,7 psi − Faktor keamanan tekanan = 20 − Tekanan desain, P = 1,2 × P o = 17,64 psi Tebal dinding tangki t = CA P SE PD + − 2 , 1 2 Brownell, 1959 = 125 , 64 , 17 2 , 1 8 , 12650 2 12 665 , 4 64 , 17 + − × = 0,174 in Dari tabel 5.4 BrownellYoung dipilih tebal tangki 316 in. LD.12 Deaerator D Fungsi : menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Plate Stell SA-167 Tipe 304 Kondisi penyimpanan : Temperatur : 30 o C Tekanan : 1 atm Laju massa air = 5936,042 kgjam Densitas air = 996 kgm 3 Faktor keamanan = 20 Ukuran Deaerator Va = 996 042 , 5936 = 5,959 m 3 Maka volume Deaerator = 1,2 × 5,959 = 7,151 m 3 Direncanakan perbandingan tinggi silinder dengan diameter H s : D = 3:1 tinggi head dengan diameter H h :D = 1:6 Vs = 4 π D 2 H s = 4 π D 2 3D = 4 3 π D 3 = 2,355 D 3 Vh = 24 π D 3 = 0,131 D 3 Vt = Vs + Vh 7,151 = 2,355 D 3 + 0,131 D 3 D = 3 486 , 2 151 , 7 = 1,422 m = 4,665 ft H s = 3D = 4,266 m = 13,996 ft H h = 16 D = 0,237 m = 0,777 ft Sehingga tinggi tangki = 4,266 + 20,237 = 4,740 m = 15,551 ft V air = 5,959 m 3 V sheel = 3 3 D π = 3,009 m 3 Tinggi air H a = 959 , 5 009 , 3 × 4,266 = 2,514 m = 8,248 ft Tebal dinding tangki Direncanakan digunakan bahan konstruksi Plate Stell SA-167 Tipe 304 Dari tabel 13.1 BrownellYoung 1979, diperoleh data : − Allowable stress s = 12650 − Efisiensi sambungan E = 0,8 − Faktor korosi = 18 in − Tekanan operasi, P o = 1 atm = 14,7 psi − Faktor keamanan tekanan = 20 − Tekanan desain, P = 1,2 × P o = 17,64 psi Tebal dinding tangki t = CA P SE PD + − 2 , 1 2 Brownell, 1959 = 125 , 64 , 17 2 , 1 8 , 12650 2 12 665 , 4 64 , 17 + − × = 0,174 in Dari tabel 5.4 BrownellYoung dipilih tebal tangki 316 in. LD.13 Ketel Uap B Fungsi : menyediakan uap untuk keperluan proses Jenis : pipa api Bahan konstruksi : Carbon Steel Kondisi operasi : Uap jenuh yang digunakan bersuhu 200 °C Dari steam table, Smith, 1987, diperoleh kalor laten steam 1053,56 Btulb m Kebutuhan uap = 29666,39 kgjam = 65266,058 lb m jam Perhitungan: Menghitung Daya Ketel Uap H 3 , 970 P 5 , 34 W × × = dimana: P = daya boiler, hp W = kebutuhan uap, lb m jam H = kalor laten steam, Btulb m Maka, 3 , 970 4 , 35 1053,56 65266,058 × × = P = 2001,877 hp Menghitung Jumlah Tube Luas permukaan perpindahan panas, A = P × 10 ft 2 hp = 2001,877 hp × 10 ft 2 hp = 20018,77 ft 2 Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi: Panjang tube, L = 30 ft Diameter tube 3 in Luas permukaan pipa, a ′ = 0,917 ft 2 ft Kern, 1965 Sehingga jumlah tube, 917 , 30 20018,77 × = × = a L A N t = 727,691 ≈ 730 buah LD.14 Pompa Sumur Bor P-101 Fungsi : memompa air dari sumur bor ke bak pengendapan Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Cast Iron Kondisi operasi : Temperatur : 30 o C Densitas air : 996 kgm 3 = 62,178 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas air : 0,85 cP = 5,71 × 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Laju alir massa F : 20022,664 kgjam = 12,236 lbmdet Laju alir volume, Q : ρ F = 3 178 , 62 det 236 , 12 ft lbm lbm = 0,197 ft 3 s Diameter optimum, D e = 3,9 × Q 0,45 × ρ 0,13 Timmerhouse, 1991 = 3,9 × 0,197 0,45 × 62,178 0,13 = 3,212 in Digunakan pipa dengan spesifikasi Appendix A-5 Geankoplis dipilih : − Ukuran pipa nominal : 3,5 in − Schedule pipa : 40 − Diameter dalam ID : 3,548 in = 0,296 ft − Diameter luar OD : 4,000 in = 0,333 ft − Luas penampang dalam Ai : 0,06870 ft 2 Kecepatan linier, v = i A Q = 2 3 06870 , 197 , ft s ft = 2,868 fts Bilangan Reynold, N Re = μ ρ D v = 4 10 . 71 , 5 296 , 868 , 2 178 , 62 − = 92443,082 Untuk cast iron, ε = 0,005 ft Kekasaran relatif = 017 , 296 , 005 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 3 25 , 25 , 10 . 531 , 4 082 , 92443 079 , Re 079 , − = = N Instalasi pipa : − Panjang pipa vertikal, L 1 = 4 m = 13,123 ft − Panjang pipa horizontal, L 2 = 5 m = 16,404 ft − 2 buah gate valve fully open LD = 13, Appendix C-2a, Foust, 1980 L 3 = 2 × 13 × 0,296 = 7,696 ft − 1 buah elbow standard 90 o LD = 30, Appendix C-2a, Foust, 1980 L 4 = 1 × 30 × 0,296 = 8,880 ft Panjang pipa total ΣL = 13,123 + 16,404 + 7,696 + 8,880 = 46,103 ft Faktor gesekan, F = D g L v f c 2 2 ∑ = 296 , 174 , 32 2 103 , 46 868 , 2 10 . 531 , 4 2 3 − = 0,090 ft.lb f lbm Tinggi pemompaan, Δz = 2,5 m = 8,202 ft Static head, Δz c g g = 8,202 ft.lb f lbm Velocity head, c g v 2 2 Δ = 174 , 32 2 868 , 2 2 × = 0,128 Pressure head, ρ P Δ = 0 W s = Δz c g g + c g v 2 2 Δ + ρ P Δ + F = 8,202 + 0,128 + 0 + 0,090 = 8,420 ft.lb f lbm Tenaga pompa, P = 550 ρ Q W s = 550 178 , 62 197 , 420 , 8 = 0,188 hp Untuk efisiensi 80, maka : Tenaga pompa yang dibutuhkan = 8 , 188 , = 0,235 hp Digunakan daya pompa 0,5 hp LD.15 Pompa Bak Pengendapan P-102 Fungsi : memompa air dari bak pengendapan ke clarifier Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Cast Iron Kondisi operasi : Temperatur : 30 o C Densitas air : 996 kgm 3 = 62,178 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas air : 0,85 cP = 5,71 × 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Laju alir massa F : 20022,664 kgjam = 12,236 lbmdet Laju alir volume, Q : ρ F = 3 178 , 62 det 236 , 12 ft lbm lbm = 0,197 ft 3 s Diameter optimum, D e = 3,9 × Q 0,45 × ρ 0,13 Timmerhouse, 1991 = 3,9 × 0,197 0,45 × 62,178 0,13 = 3,212 in Digunakan pipa dengan spesifikasi Appendix A-5 Geankoplis dipilih : − Ukuran pipa nominal : 3,5 in − Schedule pipa : 40 − Diameter dalam ID : 3,548 in = 0,296 ft − Diameter luar OD : 4,000 in = 0,333 ft − Luas penampang dalam Ai : 0,06870 ft 2 Kecepatan linier, v = i A Q = 2 3 06870 , 197 , ft s ft = 2,868 fts Bilangan Reynold, N Re = μ ρ D v = 4 10 . 71 , 5 296 , 868 , 2 178 , 62 − = 92443,082 Untuk cast iron, ε = 0,005 ft Kekasaran relatif = 017 , 296 , 005 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 3 25 , 25 , 10 . 531 , 4 082 , 92443 079 , Re 079 , − = = N Instalasi pipa : − Panjang pipa vertikal, L 1 = 6 m = 19,685 ft − Panjang pipa horizontal, L 2 = 6 m = 19,685 ft − 2 buah gate valve fully open LD = 13, Appendix C-2a, Foust, 1980 L 3 = 2 × 13 × 0,296 = 7,696 ft − 1 buah elbow standard 90 o LD = 30, Appendix C-2a, Foust, 1980 L 4 = 1 × 30 × 0,296 = 8,880 ft Panjang pipa total ΣL = 19,685 + 19,685 + 7,696 + 8,880 = 55,946 ft Faktor gesekan, F = D g L v f c 2 2 ∑ = 296 , 174 , 32 2 946 , 55 868 , 2 10 . 531 , 4 2 3 − = 0,109 ft.lb f lbm Tinggi pemompaan, Δz = 5,5 m = 18,044 ft Static head, Δz c g g = 18,044 ft.lb f lbm Velocity head, c g v 2 2 Δ = 174 , 32 2 868 , 2 2 × = 0,128 Pressure head, ρ P Δ = 0 W s = Δz c g g + c g v 2 2 Δ + ρ P Δ + F = 18,044 + 0,128 + 0 + 0,190 = 18,362 ft.lb f lbm Tenaga pompa, P = 550 ρ Q W s = 550 178 , 62 197 , 362 , 18 = 0,41 hp Untuk efisiensi 80, maka : Tenaga pompa yang dibutuhkan = 8 , 41 , = 0,51 hp Digunakan daya pompa 0,5 hp LD.16 Pompa Tangki Al 2 SO 4 3 P-103 Fungsi : memompa Al 2 SO 4 3 ke clarifier Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Cast Iron Kondisi operasi : Temperatur : 30 o C Densitas Al 2 SO 4 3 : 87,93 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas Al 2 SO 4 3 : 6,719 × 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Laju alir massa F : 1,001 kgjam = 0,0006 lbmdet Laju alir volume, Q : ρ F = 3 93 , 87 det 0006 , ft lbm lbm = 6,824.10 -6 ft 3 s Diameter optimum, D e : 3,9 × Q 0,45 × ρ 0,13 Timmerhouse, 1991 = 3,9 × 6,824.10 -6 0,45 × 87,93 0,13 = 0,274 in Digunakan pipa dengan spesifikasi Appendix A-5 Geankoplis dipilih : − Ukuran pipa nominal : 38 in − Schedule pipa : 40 − Diameter dalam ID : 0,493 in = 0,041 ft − Diameter luar OD : 0,675 in = 0,056 ft − Luas penampang dalam Ai : 0,00133 ft 2 Kecepatan linier, v = i A Q = 2 3 6 00133 , 10 . 824 , 6 ft s ft − = 5,131.10 -3 fts Bilangan Reynold, N Re = μ ρ D v = 4 3 10 . 719 , 6 041 , 10 . 131 , 5 93 , 87 − − = 26,789 Untuk cast iron, ε = 0,0045 ft Kekasaran relatif = 109 , 041 , 0045 , = = ID ε Untuk aliran laminar, f = 597 , 789 , 26 16 Re 16 = = N Instalasi pipa : − Panjang pipa vertikal, L 1 = 6 m = 19,685 ft − Panjang pipa horizontal, L 2 = 6 m = 19,685 ft − 2 buah gate valve fully open LD = 13, Appendix C-2a, Foust, 1980 L 3 = 2 × 13 × 0,041 = 1,066 ft − 1 buah elbow standard 90 o LD = 30, Appendix C-2a, Foust, 1980 L 4 = 1 × 30 × 0,041 = 1,230 ft Panjang pipa total ΣL = 19,685 + 19,685 + 1,066 + 1,230 = 41,666 ft Faktor gesekan, F = D g L v f c 2 2 ∑ = 041 , 174 , 32 2 666 , 41 10 . 131 , 5 597 , 2 3 − = 4,836.10 -8 ft.lb f lbm Tinggi pemompaan, Δz = 5,7 m = 18,7 ft Static head, Δz c g g = 18,7 ft.lb f lbm Velocity head, c g v 2 2 Δ = 174 , 32 2 10 . 131 , 5 2 3 × − = 7,974.10 -11 Pressure head, ρ P Δ = 0 W s = Δz c g g + c g v 2 2 Δ + ρ P Δ + F = 18,7 + 7,974.10 -11 + 0 + 4,836.10 -8 = 18,7 ft.lb f lbm Tenaga pompa, P = 550 ρ Q W s = 550 93 , 87 10 . 824 , 6 7 , 18 6 − = 2.10 -5 hp Untuk efisiensi 80, maka : Tenaga pompa yang dibutuhkan = 8 , 10 . 2 5 − = 2,5.10 -5 hp Digunakan daya pompa 0,001 hp LD.17 Pompa Tangki Na 2 CO 3 P-104 Fungsi : memompa Na 2 CO 3 ke clarifier Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Cast Iron Kondisi operasi : Temperatur : 30 o C Densitas Na 2 CO 3 : 82,842 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas Na 2 CO 3 : 3,689 × 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Laju alir massa F : 0,541 kgjam = 0,0003 lbmdet Laju alir volume, Q : ρ F = 3 842 , 82 det 0003 , ft lbm lbm = 3,621.10 -6 ft 3 s Diameter optimum, D e : 3,9 × Q 0,45 × ρ 0,13 Timmerhouse, 1991 = 3,9 × 3,621.10 -6 0,45 × 82,842 0,13 = 0,144 in Digunakan pipa dengan spesifikasi Appendix A-5 Geankoplis dipilih : − Ukuran pipa nominal : ¼ in − Schedule pipa : 40 − Diameter dalam ID : 0,364 in = 0,030 ft − Diameter luar OD : 0,540 in = 0,045 ft − Luas penampang dalam Ai : 0,00072 ft 2 Kecepatan linier, v = i A Q = 2 3 6 00072 , 10 . 621 , 3 ft s ft − = 5,029.10 -3 fts Bilangan Reynold, N Re = μ ρ D v = 4 3 10 . 689 , 3 030 , 10 . 029 , 5 842 , 82 − − = 32,529 Untuk cast iron, ε = 0,0045 ft Kekasaran relatif = 15 , 030 , 0045 , = = ID ε Untuk aliran laminar, f = 492 , 529 , 32 16 Re 16 = = N Instalasi pipa : − Panjang pipa vertikal, L 1 = 6 m = 19,685 ft − Panjang pipa horizontal, L 2 = 6 m = 19,685 ft − 2 buah gate valve fully open LD = 13, Appendix C-2a, Foust, 1980 L 3 = 2 × 13 × 0,030 = 0,780 ft − 1 buah elbow standard 90 o LD = 30, Appendix C-2a, Foust, 1980 L 4 = 1 × 30 × 0,030 = 0,900 ft Panjang pipa total ΣL = 19,685 + 19,685 + 0,780 + 0,900 = 41,050 ft Faktor gesekan, F = D g L v f c 2 2 ∑ = 030 , 174 , 32 2 050 , 41 10 . 029 , 5 492 , 2 3 − = 5,263.10 -8 ft.lb f lbm Tinggi pemompaan, Δz = 5,7 m = 18,7 ft Static head, Δz c g g = 18,7 ft.lb f lbm Velocity head, c g v 2 2 Δ = 174 , 32 2 10 . 029 , 5 2 3 × − = 7,815.10 -11 Pressure head, ρ P Δ = 0 W s = Δz c g g + c g v 2 2 Δ + ρ P Δ + F = 18,7 + 7,815.10 -11 + 0 + 5,263.10 -8 = 18,7 ft.lb f lbm Tenaga pompa, P = 550 ρ Q W s = 550 842 , 82 10 . 621 , 3 7 , 18 6 − = 1,019.10 -5 hp Untuk efisiensi 80, maka : Tenaga pompa yang dibutuhkan = 8 , 10 . 019 , 1 5 − = 1,274.10 -5 hp Digunakan daya pompa 0,001 hp LD.18 Pompa Sand Filter P-105 Fungsi : memompa air dari sand filter ke menara air Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Cast Iron Kondisi operasi : Temperatur : 30 o C Densitas air : 996 kgm 3 = 62,178 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas air : 0,85 cP = 5,71 × 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Laju alir massa F : 20024,206 kgjam = 12,237 lbmdet Laju alir volume, Q : ρ F = 3 178 , 62 det 237 , 12 ft lbm lbm = 0,197 ft 3 s Diameter optimum, D e : 3,9 × Q 0,45 × ρ 0,13 Timmerhouse, 1991 = 3,9 × 0,197 0,45 × 62,178 0,13 = 3,212 in Digunakan pipa dengan spesifikasi Appendix A-5 Geankoplis dipilih : − Ukuran pipa nominal : 3,5 in − Schedule pipa : 40 − Diameter dalam ID : 3,548 in = 0,296 ft − Diameter luar OD : 4,000 in = 0,333 ft − Luas penampang dalam Ai : 0,06870 ft 2 Kecepatan linier, v = i A Q = 2 3 06870 , 197 , ft s ft = 2,868 fts Bilangan Reynold, N Re = μ ρ D v = 4 10 . 71 , 5 296 , 868 , 2 178 , 62 − = 92443,082 Untuk cast iron, ε = 0,005 ft Kekasaran relatif = 017 , 296 , 005 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 3 25 , 25 , 10 . 531 , 4 082 , 92443 079 , Re 079 , − = = N Instalasi pipa : − Panjang pipa vertikal, L 1 = 8,5 m = 27,887 ft − Panjang pipa horizontal, L 2 = 8,5 m = 27,88 ft − 2 buah gate valve fully open LD = 13, Appendix C-2a, Foust, 1980 L 3 = 2 × 13 × 0,296 = 7,696 ft − 1 buah elbow standard 90 o LD = 30, Appendix C-2a, Foust, 1980 L 4 = 1 × 30 × 0,296 = 8,880 ft Panjang pipa total ΣL = 27,887 + 27,887 + 7,696 + 8,880 = 72,350 ft Faktor gesekan, F = D g L v f c 2 2 ∑ = 296 , 174 , 32 2 350 , 72 868 , 2 10 . 531 , 4 2 3 − = 0,141 ft.lb f lbm Tinggi pemompaan, Δz = 5 m = 16,404 ft Static head, Δz c g g = 16,404 ft.lb f lbm Velocity head, c g v 2 2 Δ = 174 , 32 2 868 , 2 2 × = 0,128 Pressure head, ρ P Δ = 0 W s = Δz c g g + c g v 2 2 Δ + ρ P Δ + F = 16,404 + 0,128 + 0 + 0,141 = 16,673 ft.lb f lbm Tenaga pompa, P = 550 ρ Q W s = 550 178 , 62 197 , 673 , 16 = 0,371 hp Untuk efisiensi 80, maka : Tenaga pompa yang dibutuhkan = 8 , 371 , = 0,464 hp Digunakan daya pompa 0,5 hp LD.19 Pompa Water Cooling Tower P-106 Fungsi : mendistribusikan air pendingin Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Cast Iron Kondisi operasi : Temperatur : 30 o C Densitas air : 996 kgm 3 = 62,178 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas air : 0,8937 cP = 6,005 × 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Laju alir massa F : 12716,289 kgjam = 7,771 lbmdet Laju alir volume, Q : ρ F = 3 178 , 62 det 771 , 7 ft lbm lbm = 0,125 ft 3 s Diameter optimum, D e : 3,9 × Q 0,45 × ρ 0,13 Timmerhouse, 1991 = 3,9 × 0,125 0,45 × 62,178 0,13 = 2,617 in Digunakan pipa dengan spesifikasi Appendix A-5 Geankoplis dipilih : − Ukuran pipa nominal : 3 in − Schedule pipa : 40 − Diameter dalam ID : 3,068 in = 0,256 ft − Diameter luar OD : 3,500 in = 0,292 ft − Luas penampang dalam Ai : 0,05130 ft 2 Kecepatan linier, v = i A Q = 2 3 05130 , 125 , ft s ft = 2,437 fts Bilangan Reynold, N Re = μ ρ D v = 4 10 . 005 , 6 256 , 437 , 2 178 , 62 − = 64597,835 Untuk cast iron, ε = 0,005 ft Kekasaran relatif = 019 , 256 , 005 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 6 25 , 10 . 223 , 1 835 , 64597 079 , Re 079 , − = = N Instalasi pipa : − Panjang pipa vertikal, L 1 = 8 m = 26,246 ft − Panjang pipa horizontal, L 2 = 8 m = 26,246 ft − 2 buah gate valve fully open LD = 13, Appendix C-2a, Foust, 1980 L 3 = 2 × 13 × 0,256 = 6,656 ft − 1 buah elbow standard 90 o LD = 30, Appendix C-2a, Foust, 1980 L 4 = 1 × 30 × 0,256 = 7,680 ft Panjang pipa total ΣL = 26,246 + 26,246 + 6,656 + 7,680 = 66,828 ft Faktor gesekan, F = D g L v f c 2 2 ∑ = 256 , 174 , 32 2 828 , 66 437 , 2 10 . 223 , 1 2 6 − = 2,947.10 -5 ft.lb f lbm Tinggi pemompaan, Δz = 5 m = 16,404 ft Static head, Δz c g g = 16,404 ft.lb f lbm Velocity head, c g v 2 2 Δ = 174 , 32 2 437 , 2 2 × = 0,093 Pressure head, ρ P Δ = 0 W s = Δz c g g + c g v 2 2 Δ + ρ P Δ + F = 16,404 + 0,093 + 0 + 2,947.10 -5 = 16,497 ft.lb f lbm Tenaga pompa, P = 550 ρ Q W s = 550 178 , 62 125 , 497 , 16 = 0,23 hp Untuk efisiensi 80, maka : Tenaga pompa yang dibutuhkan = 8 , 23 , = 0,28 hp Digunakan daya pompa 0,5 hp LD.20 Pompa Tangki H 2 SO 4 P-107 Fungsi : memompa H 2 SO 4 ke Cation Exchanger Jenis : pompa sentrifual Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Cast Iron Kondisi operasi : Temperatur : 30 o C Densitas H 2 SO 4 : 1387 kgm 3 = 86,587 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas H 2 SO 4 : 3,7 × 10 -3 lbmft.s Perry, 1997 Laju alir massa F : 1,818 kgjam = 0,001 lbmdet Laju alir volume, Q : ρ F = 3 587 , 86 det 001 , ft lbm lbm = 1,155.10 -5 ft 3 s Diameter optimum, D e : 3,9 × Q 0,45 × ρ 0,13 Timmerhouse, 1991 = 3,9 × 1,155.10 -5 0,45 × 86,587 0,13 = 0,070 in Digunakan pipa dengan spesifikasi Appendix A-5 Geankoplis dipilih : − Ukuran pipa nominal : 18 in − Schedule pipa : 40 − Diameter dalam ID : 0,269 in = 0,022 ft − Diameter luar OD : 0,405 in = 0,034 ft − Luas penampang dalam Ai : 0,00040 ft 2 Kecepatan linier, v = i A Q = 2 3 5 00040 , 10 . 155 , 1 ft s ft − = 0,029 fts Bilangan Reynold, N Re = μ ρ D v = 4 10 . 005 , 6 022 , 029 , 587 , 86 − = 91,590 Untuk cast iron, ε = 0,005 ft Kekasaran relatif = 227 , 022 , 005 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 175 , 590 , 91 16 Re 16 = = N Instalasi pipa : − Panjang pipa vertikal, L 1 = 1 m = 3,281 ft − Panjang pipa horizontal, L 2 = 5 m = 16,404 ft − 2 buah gate valve fully open LD = 13, Appendix C-2a, Foust, 1980 L 3 = 2 × 13 × 0,022 = 0,572 ft − 1 buah elbow standard 90 o LD = 30, Appendix C-2a, Foust, 1980 L 4 = 1 × 30 × 0,022 = 0,660 ft Panjang pipa total ΣL = 3,281 + 16,404 + 0,572 + 0,660 = 20,917 ft Faktor gesekan, F = D g L v f c 2 2 ∑ = 022 , 174 , 32 2 917 , 20 029 , 175 , 2 = 2,174.10 -3 ft.lb f lbm Tinggi pemompaan, Δz = 1 m = 3,281 ft Static head, Δz c g g = 3,281 ft.lb f lbm Velocity head, c g v 2 2 Δ = 174 , 32 2 029 , 2 × = 1,307.10 -5 Pressure head, ρ P Δ = 0 W s = Δz c g g + c g v 2 2 Δ + ρ P Δ + F = 3,281 + 1,307.10 -5 + 0 + 2,174.10 -3 = 3,283 ft.lb f lbm Tenaga pompa, P = 550 ρ Q W s = 550 587 , 86 10 . 155 , 1 283 , 3 5 − = 5,969.10 -6 hp Untuk efisiensi 80, maka : Tenaga pompa yang dibutuhkan = 8 , 10 . 969 , 5 6 − = 7,461.10 -6 hp Digunakan daya pompa 0,001 hp LD.21 Pompa Tangki NaOH P-108 Fungsi : memompa NaOH ke Anion Exchanger Jenis : pompa sentrifual Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Cast Iron Kondisi operasi : Temperatur : 30 o C Densitas NaOH : 1520,3 kgm 3 = 94,909 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas NaOH : 4,302 × 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Laju alir massa F : 0,946 kgjam = 0,0006 lbmdet Laju alir volume, Q : ρ F = 3 909 , 94 det 0006 , ft lbm lbm = 6,322.10 -6 ft 3 s Diameter optimum, D e : 3,9 × Q 0,45 × ρ 0,13 Timmerhouse, 1991 = 3,9 × 6,322.10 -6 0,45 × 94,909 0,13 = 0,257 in Digunakan pipa dengan spesifikasi Appendix A-5 Geankoplis dipilih : − Ukuran pipa nominal : ¼ in − Schedule pipa : 40 − Diameter dalam ID : 0,364 in = 0,030 ft − Diameter luar OD : 0,540 in = 0,045 ft − Luas penampang dalam Ai : 0,00072 ft 2 Kecepatan linier, v = i A Q = 2 3 6 00072 , 10 . 322 , 6 ft s ft − = 0,009 fts Bilangan Reynold, N Re = μ ρ D v = 4 10 . 302 , 4 030 , 009 , 909 , 94 − = 60,437 Untuk cast iron, ε = 0,005 ft Kekasaran relatif = 167 , 030 , 005 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 265 , 437 , 60 16 Re 16 = = N Instalasi pipa : − Panjang pipa vertikal, L 1 = 1 m = 3,281 ft − Panjang pipa horizontal, L 2 = 5 m = 16,404 ft − 2 buah gate valve fully open LD = 13, Appendix C-2a, Foust, 1980 L 3 = 2 × 13 × 0,030 = 0,780 ft − 1 buah elbow standard 90 o LD = 30, Appendix C-2a, Foust, 1980 L 4 = 1 × 30 × 0,030 = 0,900 ft Panjang pipa total ΣL = 3,281 + 16,404 + 0,780 + 0,900 = 21,365 ft Faktor gesekan, F = D g L v f c 2 2 ∑ = 030 , 174 , 32 2 365 , 21 009 , 265 , 2 = 2,376.10 -4 ft.lb f lbm Tinggi pemompaan, Δz = 1 m = 3,281 ft Static head, Δz c g g = 3,281 ft.lb f lbm Velocity head, c g v 2 2 Δ = 174 , 32 2 009 , 2 × = 1,259.10 -6 Pressure head, ρ P Δ = 0 W s = Δz c g g + c g v 2 2 Δ + ρ P Δ + F = 3,281 + 1,259.10 -6 + 0 + 2,376.10 -4 = 3,281 ft.lb f lbm Tenaga pompa, P = 550 ρ Q W s = 550 909 , 94 10 . 322 , 6 281 , 3 6 − = 3,579.10 -6 hp Untuk efisiensi 80, maka : Tenaga pompa yang dibutuhkan = 8 , 10 . 579 , 3 5 − = 4,474.10 -6 hp Digunakan daya pompa 0,001 hp LD.22 Pompa Cation Exchanger P-109 Fungsi : memompa air dari Cation Exchanger ke Anion Exchanger Jenis : pompa sentrifual Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Cast Iron Kondisi operasi : Temperatur : 30 o C Densitas air : 996 kgm 3 = 62,178 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas air : 0,85 Cp = 5,72 × 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Laju alir massa F : 5935,096 kgjam = 3,627 lbmdet Laju alir volume, Q : ρ F = 3 178 , 62 det 627 , 3 ft lbm lbm = 0,058 ft 3 s Diameter optimum, D e : 3,9 × Q 0,45 × ρ 0,13 Timmerhouse, 1991 = 3,9 × 0,058 0,45 × 62,178 0,13 = 1,852 in Digunakan pipa dengan spesifikasi Appendix A-5 Geankoplis dipilih : − Ukuran pipa nominal : 2 in − Schedule pipa : 40 − Diameter dalam ID : 2,067 in = 0,172 ft − Diameter luar OD : 2,375 in = 0,198 ft − Luas penampang dalam Ai : 0,02330 ft 2 Kecepatan linier, v = i A Q = 2 3 02330 , 058 , ft s ft = 2,489 fts Bilangan Reynold, N Re = μ ρ D v = 4 10 . 72 , 5 172 , 489 , 2 178 , 62 − = 46536,713 Untuk cast iron, ε = 0,005 ft Kekasaran relatif = 029 , 172 , 005 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 3 25 , 25 , 10 . 379 , 5 713 , 46536 079 , Re 079 , − = = N Instalasi pipa : − Panjang pipa vertikal, L 1 = 5,5 m = 18,044 ft − Panjang pipa horizontal, L 2 = 5 m = 16,404 ft − 2 buah gate valve fully open LD = 13, Appendix C-2a, Foust, 1980 L 3 = 2 × 13 × 0,172 = 4,472 ft − 1 buah elbow standard 90 o LD = 30, Appendix C-2a, Foust, 1980 L 4 = 1 × 30 × 0,172 = 5,160 ft Panjang pipa total ΣL = 18,044 + 16,404 + 4,472 + 5,160 = 44,080 ft Faktor gesekan, F = D g L v f c 2 2 ∑ = 172 , 174 , 32 2 080 , 44 489 , 2 10 . 379 , 5 2 3 − = 0,133 ft.lb f lbm Tinggi pemompaan, Δz = 5,4 m = 17,716 ft Static head, Δz c g g = 17,716 ft.lb f lbm Velocity head, c g v 2 2 Δ = 174 , 32 2 489 , 2 2 × = 0,096 Pressure head, ρ P Δ = 0 W s = Δz c g g + c g v 2 2 Δ + ρ P Δ + F = 17,716 + 0,096 + 0 + 0,133 = 17,945 ft.lb f lbm Tenaga pompa, P = 550 ρ Q W s = 550 178 , 62 058 , 945 , 17 = 0,118 hp Untuk efisiensi 80, maka : Tenaga pompa yang dibutuhkan = 8 , 118 , = 0,15 hp Digunakan daya pompa 0,5 hp LD.23 Pompa Anion Exchanger P-110 Fungsi : memompa air dari Anion Exchanger ke Deaerator Jenis : pompa sentrifual Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Cast Iron Kondisi operasi : Temperatur : 30 o C Densitas air : 996 kgm 3 = 62,178 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas air : 0,85 Cp = 5,72 × 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Laju alir massa F : 5936,042 kgjam = 3,627 lbmdet Laju alir volume, Q : ρ F = 3 178 , 62 det 627 , 3 ft lbm lbm = 0,058 ft 3 s Diameter optimum, D e : 3,9 × Q 0,45 × ρ 0,13 Timmerhouse, 1991 = 3,9 × 0,058 0,45 × 62,178 0,13 = 1,852 in Digunakan pipa dengan spesifikasi Appendix A-5 Geankoplis dipilih : − Ukuran pipa nominal : 2 in − Schedule pipa : 40 − Diameter dalam ID : 2,067 in = 0,172 ft − Diameter luar OD : 2,375 in = 0,198 ft − Luas penampang dalam Ai : 0,02330 ft 2 Kecepatan linier, v = i A Q = 2 3 02330 , 058 , ft s ft = 2,489 fts Bilangan Reynold, N Re = μ ρ D v = 4 10 . 72 , 5 172 , 489 , 2 178 , 62 − = 46536,713 Untuk cast iron, ε = 0,005 ft Kekasaran relatif = 029 , 172 , 005 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 3 25 , 25 , 10 . 379 , 5 713 , 46536 079 , Re 079 , − = = N Instalasi pipa : − Panjang pipa vertikal, L 1 = 5,5 m = 18,044 ft − Panjang pipa horizontal, L 2 = 5 m = 16,404 ft − 2 buah gate valve fully open LD = 13, Appendix C-2a, Foust, 1980 L 3 = 2 × 13 × 0,172 = 4,472 ft − 1 buah elbow standard 90 o LD = 30, Appendix C-2a, Foust, 1980 L 4 = 1 × 30 × 0,172 = 5,160 ft Panjang pipa total ΣL = 18,044 + 16,404 + 4,472 + 5,160 = 44,080 ft Faktor gesekan, F = D g L v f c 2 2 ∑ = 172 , 174 , 32 2 080 , 44 489 , 2 10 . 379 , 5 2 3 − = 0,133 ft.lb f lbm Tinggi pemompaan, Δz = 5,4 m = 17,716 ft Static head, Δz c g g = 17,716 ft.lb f lbm Velocity head, c g v 2 2 Δ = 174 , 32 2 489 , 2 2 × = 0,096 Pressure head, ρ P Δ = 0 W s = Δz c g g + c g v 2 2 Δ + ρ P Δ + F = 17,716 + 0,096 + 0 + 0,133 = 17,945 ft.lb f lbm Tenaga pompa, P = 550 ρ Q W s = 550 178 , 62 058 , 945 , 17 = 0,118 hp Untuk efisiensi 80, maka : Tenaga pompa yang dibutuhkan = 8 , 118 , = 0,15 hp Digunakan daya pompa 0,5 hp LD.24 Pompa Deaerator P-111 Fungsi : memompa air dari Deaerator ke Boiler Jenis : pompa sentrifual Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Cast Iron Kondisi operasi : Temperatur : 30 o C Densitas air : 996 kgm 3 = 62,178 lbmft 3 Perry, 1997 Viskositas air : 0,85 Cp = 5,72 × 10 -4 lbmft.s Perry, 1997 Laju alir massa F : 5936,042 kgjam = 3,627 lbmdet Laju alir volume, Q : ρ F = 3 178 , 62 det 627 , 3 ft lbm lbm = 0,058 ft 3 s Diameter optimum, D e : 3,9 × Q 0,45 × ρ 0,13 Timmerhouse, 1991 = 3,9 × 0,058 0,45 × 62,178 0,13 = 1,852 in Digunakan pipa dengan spesifikasi Appendix A-5 Geankoplis dipilih : − Ukuran pipa nominal : 2 in − Schedule pipa : 40 − Diameter dalam ID : 2,067 in = 0,172 ft − Diameter luar OD : 2,375 in = 0,198 ft − Luas penampang dalam Ai : 0,02330 ft 2 Kecepatan linier, v = i A Q = 2 3 02330 , 058 , ft s ft = 2,489 fts Bilangan Reynold, N Re = μ ρ D v = 4 10 . 72 , 5 172 , 489 , 2 178 , 62 − = 46536,713 Untuk cast iron, ε = 0,005 ft Kekasaran relatif = 029 , 172 , 005 , = = ID ε Untuk aliran turbulen, f = 3 25 , 25 , 10 . 379 , 5 713 , 46536 079 , Re 079 , − = = N Instalasi pipa : − Panjang pipa vertikal, L 1 = 5,5 m = 18,044 ft − Panjang pipa horizontal, L 2 = 5 m = 16,404 ft − 2 buah gate valve fully open LD = 13, Appendix C-2a, Foust, 1980 L 3 = 2 × 13 × 0,172 = 4,472 ft − 1 buah elbow standard 90 o LD = 30, Appendix C-2a, Foust, 1980 L 4 = 1 × 30 × 0,172 = 5,160 ft Panjang pipa total ΣL = 18,044 + 16,404 + 4,472 + 5,160 = 44,080 ft Faktor gesekan, F = D g L v f c 2 2 ∑ = 172 , 174 , 32 2 080 , 44 489 , 2 10 . 379 , 5 2 3 − = 0,133 ft.lb f lbm Tinggi pemompaan, Δz = 5,4 m = 17,716 ft Static head, Δz c g g = 17,716 ft.lb f lbm Velocity head, c g v 2 2 Δ = 174 , 32 2 489 , 2 2 × = 0,096 Pressure head, ρ P Δ = 0 W s = Δz c g g + c g v 2 2 Δ + ρ P Δ + F = 17,716 + 0,096 + 0 + 0,133 = 17,945 ft.lb f lbm Tenaga pompa, P = 550 ρ Q W s = 550 178 , 62 058 , 945 , 17 = 0,118 hp Untuk efisiensi 80, maka : Tenaga pompa yang dibutuhkan = 8 , 118 , = 0,15 hp Digunakan daya pompa 0,5 hp LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI Dalam rencana pra rancangan Unit Fraksinasi pada pabrik minyak goreng digunakan asumsi sebagai berikut: 1. Perusahaan beroperasi selama 320 hari dalam setahun. 2. Kapasitas produksi maksimum adalah 850 tontahun 3. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan terpasang HPT 4. Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah : US 1 = Rp 8.895,- Harian Analisa, 19 Juni 2007. LE.1 Modal Investasi Tetap LE.1.1 Modal Investasi Tetap Langsung MITL

A. Biaya Tanah Lokasi Unit Fraksinasi

Biaya tanah pada lokasi pabrik diperkirakan Rp 300.000,-m 2 Harga tanah seluruhnya = 2484 m 2 x Rp 300.000,-m 2 = Rp745.200.000,- Biaya perataan tanah diperkirakan 5 dari harga tanah seluruhnya Timmerhaus, 1991 Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp 745.200.000,- = Rp 37.260.000,- Total biaya tanah = Rp 745.200.000,- + Rp 37.260.000,- = Rp 782.460.000.-