EDTA 709,6818 -
887,1023 TiO
2
204,8550 -
256,0688 Gliserin 36.801,0186
- 46.001,2733
H
2
O uap -
17.366,1684 -
Panas Steam 29.229,3845
- TOTAL 86.331,4030
86.331,4030
B.2.2.6. Vacuum Spray Chamber 01 VSC-01
Gambar LB-5. Neraca Energi Pada Vacuum Spray Chamber 01 VSC-01
H
Vapor
H
2
O pada suhu 100 C; 1,013 bar = 2.256,9 kJkg
Reklaitis, 1983 H
2
O pada alur 28 = m.
H
Vapor
= 6,9444 x 2.256,9 = 15.672,8164 kJ
Tabel LB-24.
H Bahan Masuk Pada Vacuum Spray Chamber 01 VSC-01
Komponen m kg
n kmol Cp
Jmol.K
T K
n.Cp.dT kJ
Sodium Palmitat 448,8636
1,6146 461,6300
100-25 55.901,6826
Asam Palmitat 3,3523
0,0131 443,0000
100-25 435,0788
Universitas Sumatera Utara
NaOH 0,2841 0,0071
289,8244 100-25 154,3858
NaCl 0,3401 0,0058
254,2371 100-25
110,2883 H
2
O 69,4443 3,6550
75,2400 100-25
20.624,9769 EDTA 0,5682
0,0316 374,7000
100-25 887,1023 TiO
2
1,1364 0,0631
54,0800 100-25
256,0688 Gliserin 51,1362
2,8409 215,9000
100-25 46.001,2733
TOTAL 66.848,4513
Tabel LB-25.
H Bahan Keluar dari Vacuum Spray Chamber 01 VSC-01
Alur Komponen
m kg n mol
Cp Jmol.K
T K
n.Cp.dT Joule
20 Sodium Palmitat 448,8636
1,6146 461,6300
30-25 3.726,7788
20 Asam Palmitat
3,3523 0,0131
443,0000 30-25
29,0053 20 NaOH
0,2841 0,0071
289,8244 30-25
10,2924 20 NaCl
0,3401 0,0058
254,2371 30-25
7,3526 20 H
2
O 62,4999 3,4722
75,2400 30-25
1.306,2479 20 EDTA
0,5682 0,0316
374,7000 30-25
59,1402 20 TiO
2
1,1364 0,0631
54,0800 30-25
17,0713 20 Gliserin 51,1362
2,8409 215,9000
30-25 3.066,7516 19 H
2
O uap 7.424,07
TOTAL 11.880,6359
dQ = Q
out
– Q
in
= 11.880,6359 – 66.848,4513 kJ = -54.967,8154 kJjam
Maka panas yang diserap air pendingin sebesar -54.967,8154 kJjam. Digunakan air pendingin dengan temperatur masuk 25
C 298 K, 1 atm dan keluar pada temperatur 50
C 323 K, 1 atm. Cp air = 75,24 Joulemol.K Perry, 1997.
Universitas Sumatera Utara
Q = n x Cp x dT n =
dT Cp
Q .
= 298
323 24
, 75
4 54.967,815
-
x = 29,2226 kmol
Maka jumlah air pendingin yang digunakan untuk menurunkan suhu 70 C adalah :
m = n x BM
= 29,2226 kmol x 18 kgkmol = 526,0078 kgjam Tabel LB-26. Neraca Energi Pada Vacuum Spray Chamber 01 VSC-01
Komponen Panas Masuk kJjam
Q
in
=n.Cp.dT Panas Keluar kJjam
Q
out
=n.Cp.dT 18 19
20
Sodium Palmitat 55.901,6826
- 3.726,7788
Asam Palmitat 435,0788
- 29,0053
NaOH 154,3858
- 10,2924
NaCl 110,2883
- 7,3526
H
2
O 20.624,9769 -
1.306,2479 EDTA 887,1023
- 59,1402
TiO
2
256,0688 -
17,0713 Gliserin 46.001,2733
- 3.066,7516
H
2
O uap -
15.672,8164 -
Panas yang diserap air pendingin
-54.967,8154 -
TOTAL 11.880,6359 11.880,6359
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN C
SPESIFIKASI PERALATAN
LC-1. Tangki Asam Palmitat
Fungsi : untuk menampung asam palmitat selama 7 hari
Jumlah : 1 buah
Spesifikasi : 1.
Tipe : Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal, alas datar.
2. Bahan Konstruksi
: carbon steel grade B 3.
Volume :
Tabel LC-1. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Tangki
Komponen M kgjam
ρ kgliter V literjam
Asam Palmitat 452,2159
0,8505 531,7059
Total 452,2159 531,7059
Sumber : Neraca Massa Densitas yang diketahui dengan satuan kgliter, maka harus mengubah satuanya
menjadi lbft, maka : ρ = 0,8505 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft
3
= 53,0947 lbft
3
Perry, 1997 Direncanakan dibuat tangki sebanyak 1 unit untuk persediaan 15 hari maka :
t = 7 hari = 7 hari x 24 jamhari = 168 jam Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2
Volume bahan masuk, Vc =
m
x t
Universitas Sumatera Utara
= 531,7059 liter x 168 = 89.326,5912 liter =
89,3265 m
3
Kapasitas volume tangki, Vt
= Vt 1 + fk = 89,3265 1 + 0,2 = 107,1918 m
3
4. Diameter
: Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk
ellipsoidal, alas datar. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter
tangki :
2 3
D
Hs
,
4 1
D
Hh
Volume silinder, Vs =
Hs D .
. 4
1
2
=
D D
2 3
. .
4 1
2
=
3
. 8
3 D
= 1,1775 D
3
Volume tutup tangki : Vh =
3
24 D
= 0,1309 D
3
Brownell, 1959 Volume tangki = Vs + Vh
107,1918 m
3
= 1,1775 D
3
+ 0,1309 D
3
107,1918 m
3
= 1,3084 D
3
D
3
= 1,3084
107,1918 = 81,9258 m
3
D =
3 3
m 81,9258
= 4,3431 m = 4,3431 m x 3,2808 ftm = 14,2490 ft
Universitas Sumatera Utara
5. Tinggi
: Tinggi tangki,
Hs =
2 3
x D =
2 3
x 4,3431 = 6,5146 m Tinggi tutup,
Hh =
4 1
x D =
4 1
x 4,3431 = 1,0857 m Tinggi total tangki
= Hs + Hh
= 6,5146 m + 1,0857 m = 7,60 m
Tinggi cairan dalam tangki, Hc
=
2
4 xD
xVc
=
2
4,3431 14
, 3
89,3265912 4
x x
= 6,0326 m
= 6,0326 m x 3,2808 ftm = 19,792 ft
6. Tekanan
: Tekanan Operasi, P
operasi
= 1 atm = 14,696 psi Tekanan desain,
P
desain
=
144 1
Hc P
operasi
=14,696 +
144 1
19,792 53,0947
= 14,696 + 6,9288 = 21,6248 psi
Faktor keamanan 20, maka
Tekanan desain alat = 21,6248 x 1,2 = 25,9498 psi
8. Tebal Dinding :
Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
Perry,1997 Effisiensi sambungan, E = 85
Perry,1997 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun
Universitas Sumatera Utara
Umur alat, n = 10 tahun
Tebal dinding tangki : t =
6 ,
12 Cxn
P fxE
PxDx
Perry,1997
t = 25,9498
6 ,
85 ,
650 .
12 12
14,2490 25,9498
x x
x x
+ 0,0125x10
t = 0,4132 in + 0,125 in = 0,5382 in
dipilih tebal
dinding standar 1,25 inchi Jacket steam,
Kebutuhan steam = 1,5840 kgjam Neraca Panas
Panas steam = 3.912,5760 kJjam Temperatur steam masuk = 131,2
C = 293,76 F
Temperatur steam keluar = 60 C = 165,6
F Diameter luar tangki = diameter dalam + 2 x tebal dinding
= 14,2490 x 12 in + 2 x 1,25 in =
16,749 in
Asumsi jarak jaket = 5 in Diameter dalam jaket = 16,749 in + 2 x 5 in
= 26,749
in Luas permukaan perpindahan panas,
A =
T x
U dQ
D
Dimana :
Universitas Sumatera Utara
dQ = panas yang yang dibawa oleh steam, BTUjam
= 3.912,5760 kJjam = 3.521,3184 BTUjam
T = perbedaan temperatur fluida masuk dan keluar
= T
1
= 293,76 F, T
2
= 165,6 F,
ΔT = 128,16 U
D
= koefisien perpindahan panas, BTUjam. F.ft
2
Besar U
D
berada antara 50 – 150 BTUjam. F.ft
2
Perry, 1997 U
D
yang diambil adalah 100 BTUjam. F.ft
2
Sehingga, A
= 16
, 128
100 3.521,3184
x = 0,2747 ft
2
Tinggi jaket steam = Tinggi tangki Tekanan jaket steam,
P
desain
=
144 gh
P
operasi
Dimana :
ρ = 53,0947 lbft
3
, dan tekanan operasi 14,696 psi P
desain
= 14,696 +
144 0,0036
17 ,
32 53,0947
x x
= 14,7387 psi Faktor keamanan 20, maka
Tekanan desain alat = 14,7387 x 1,2 = 17,68644 psi
Bahan konstruksi jaket steam, Aluminum alloy 996A Tebal jaket steam,
t = 6
, 85
, 650
. 12
12 Cxn
xP x
PxDx
t = 17,68644
6 ,
85 ,
650 .
12 12
16,749 17,68644
x x
x x
+ 0,0125x10
t = 0,33 in + 0,125 in
Universitas Sumatera Utara
= 0,456 in dipilih
tebal dinding standar 0,75 inchi
LC-2. Tangki NaOH
Fungsi : untuk menampung NaOH selama 7 hari
Jumlah : 1 Buah
Spesifikasi : 1.
Tipe : Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal
alas datar. 2.
Bahan Konstruksi : carbon steel grade B 3.
Volume :
Tabel LC-1. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Tangki
Komponen M kgjam
ρ kgliter V liter
NaOH 0,2841 2,13
0,1333 H
2
O 0,1217 0,9689
0,1256
Total 0,4027 0,259
Sumber : Neraca Massa
ρ = 0,259
4027 ,
kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft
3
= 97,0641 lbft
3
Perry, 1997 Direncanakan dibuat tangki sebanyak 1 unit untuk persediaan 7 hari maka :
t = 7 hari = 7 hari x 24 jamhari = 168 jam Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2
Volume bahan masuk, Vc =
m
x t = 97,0641 liter x 168 = 16.306,7688 liter
Universitas Sumatera Utara
= 16.306,7688 liter =16,3067 m
3
Kapasitas volume tangki, Vt
= Vc1 + fk = 16,3067 1 + 0,2 = 19,5681 m
3
4. Diameter :
Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter
tangki :
2 3
D
Hs
,
4 1
D
Hh
Volume silinder, Vs = 1,1775 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume tutup tangki :
Vh = 0,1309 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume tangki = Vs + Vh
19,5681 m
3
= 1,1775 D
3
+ 0,1309 D
3
19,5681 m
3
= 1,3048 D
3
D
3
= 3048
, 1
19,5681 = 14,9970 m
3
D =
3 3
m 14,9970
= 2,466 m
= 2,466 m x 3,2808 ftm = 8,09 ft
1. Tinggi
: Tinggi tangki,
Universitas Sumatera Utara
Hs =
2 3
x D =
2 3
x 2,466 = 3,699 m
Tinggi tutup, Hh =
4 1
x D =
4 1
x 2,466 = 0,6165 m Tinggi total tangki
= Hs + Hh
= 3,699 m + 0,6165 m = 4,3155m
Tinggi cairan dalam tangki, Hc
=
2
4 xD
xVc
=
2
2,466 14
, 3
16,3067 4
x x
= 3,416 m = 3,416 m x 3,2808 ftm = 11,20 ft
2. Tekanan
: Tekanan Operasi, P
operasi
= 1 atm = 14,696 Psi Tekanan desain,
P
desain
144 1
11,20 97,0641
696 ,
14 144
1
Hc
P
operasi
= 14,696 + 6,88
= 21,5764 psi Faktor keamanan 20, maka
Tekanan desain alat = 21,5764 x 1,2 = 25,8917 psi 7. Tebal Dinding
: Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B
Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi Brownell,1959
Effisiensi sambungan, E = 0,85 Brownell,1959
Faktor korosi, C = 0,0125 intahun
Universitas Sumatera Utara
Umur alat, n = 10 tahun Tebal plat minimum :
t =
6 ,
12 Cxn
P fxE
PxDx
t = 25,8917
6 ,
85 ,
650 .
12 12
8,09 25,8917
x x
x x
+ 0,0125x10
t = 0,2341 in + 0,125 in = 0,36 in
dipilih tebal
dinding standar 1,75 inchi Pengaduk agitator,
Fungsi : untuk menghomogenkan campuran
Tipe : propeler berdaun tiga
Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut :
Diameter pengaduk, Da = 0,22 x Dt = 0,22 x 8,09 ft = 1,7798 ft
Jarak propeler dari dasar tangki, E = Da = 1,7798 ft
Kecepatan putaran N : 90 rpm
60 90
= 1,5 rps Daya Pengaduk,
Sifat-sifat bahan campuran dalam tangki : Densitas,
ρ = 97,0641 lbft
3
Viscositas, μ = 43 cp x 6,7197 x 10
-4
lbft.s = 0,0289 lbft.s Kern, 1965
Bilangan Reynold, N
Re
=
xNx Da
2
= 0289
, x97,0641
x1,5 1,7798
2
= 15.958,58765
Universitas Sumatera Utara
Dari gambar 3.4-4 Geancoplis, ed.3, diperoleh nilai Np = 0,7 Maka daya pengadukan,
P =
550 17
, 32
3 5
x x
xNpxN Da
= 550
17 ,
32 97,0641
5 ,
1 7
, 1,7798
3 5
x x
x x
= 0,2314 hp Daya motor, diasumsikan efisiensi motor 80
P
motor
= P
= 80
, 0,2314
= 0,29 hp Untuk desain dipilih motor dengan daya 0,25 hp
LC-3. Tangki NaCl
Fungsi : untuk menampung NaCl selama 7 hari
Jumlah : 1 Buah
Spesifikasi : 1.
Tipe : Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal alas datar.
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B
3. Volume
: Tabel LC-1. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Tangki
Komponen M kgjam
ρ kgliter V liter
NaCl 0,3401 2,1630
0,1572 H
2
O 85,6120 0,9689
88,3599
Total 85,9521 88,5171
Sumber : Neraca Massa ρ = 0,971 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft
3
= 60,6186 lbft
3
Perry, 1997 Direncanakan dibuat tangki sebanyak 1 unit untuk persediaan 7 hari maka :
Universitas Sumatera Utara
t = 7 hari = 7 hari x 24 jamhari = 168 jam Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2
Volume bahan masuk, Vc =
m
x t = 88,5171 liter x 168 = 14.870,8728 liter
= 14,87
m
3
Kapasitas volume tangki, Vt
= Vc1 + fk = 14,87 1 + 0,2 = 17,845 m
3
4. Diameter :
Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter
tangki :
2 3
D
Hs
,
4 1
D
Hh
Volume silinder, Vs = 1,1775 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume tutup tangki :
Vh = 0,1309 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume tangki = Vs + Vh
17,845 m
3
= 1,1775 D
3
+ 0,1309 D
3
17,845 m
3
= 1,3048 D
3
D
3
= 3048
, 1
17,845 = 13,6764 m
3
Universitas Sumatera Utara
D =
3 3
m 13,6764
= 2,3914 m = 2,3914 m x 3,2808 ftm = 7,845 ft
5. Tinggi
: Tinggi tangki,
Hs =
2 3
x D =
2 3
x 2,3914 = 3,5871 m
Tinggi tutup, Hh =
4 1
x D =
4 1
x 2,3914 = 0,59785 m Tinggi total tangki
= Hs + Hh
= 3,5871 m + 0,59785 m = 4,1849 m
Tinggi cairan dalam tangki, Hc
=
2
4 xD
xVc
=
2
2,3914 14
, 3
14,87 4
x x
= 3,3123 m = 3,3123 m x 3,2808 ftm = 10,867 ft
6. Tekanan
: Tekanan Operasi, P
operasi
= 1 atm = 14,696 Psi Tekanan desain,
P
desain
144 1
10,867 60,6186
696 ,
14 144
1
Hc
P
operasi
= 14,696 + 4,1537
= 18,85 psi
Faktor keamanan 20, maka Tekanan desain alat = 18,85 x 1,2 = 22,619 psi
7. Tebal Dinding :
Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B
Universitas Sumatera Utara
Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi Brownell,1959
Effisiensi sambungan, E = 0,85 Brownell,1959
Faktor korosi, C = 0,0125 intahun Umur alat, n = 10 tahun
Tebal plat minimum : t =
6 ,
12 Cxn
P fxE
PxDx
t = 22,619
6 ,
85 ,
650 .
12 12
2,3914 22,619
x x
x x
+ 0,0125x10
t = 0,06 in + 0,125 in = 0,1854 in
dipilih tebal
dinding standar 0,2 inchi Pengaduk agitator,
Fungsi : untuk menghomogenkan campuran
Tipe : propeler berdaun tiga
Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut :
Diameter pengaduk, Da = 0,22 x Dt = 0,22 x 7,85 ft = 1,727 ft
Jarak propeler dari dasar tangki, E = Da = 1,727 ft
Kecepatan putaran: 90 rpm
60 90
= 1,5 rps Daya Pengaduk,
Sifat-sifat bahan campuran dalam tangki : Densitas,
ρ = 60,6186 lbft
3
Viscositas, μ = 0,013 cp x 6,7197 x 10
-4
lbft.s = 0,00009 lbft.s McCabe, 1989 Bilangan Reynold,
Universitas Sumatera Utara
N
Re
=
xNx Da
2
= 000009
, 60,6186
5 ,
1 1,727
2
x x
= 30.132.788,74 Dari gambar 3.4-4 Geancoplis, ed.3, diperoleh nilai Np = 0,6
Maka daya pengadukan, P
= 550
17 ,
32
3 5
x x
xNpxN Da
= 550
17 ,
32 60,6186
5 ,
1 6
, 727
, 1
3 5
x x
x x
= 0,10 hp Daya motor, diasumsikan efisiensi motor 80
P
motor
= P
= 80
, 0,10
= 0,133 hp Untuk desain dipilih motor dengan daya 0,25 hp
LC-4. Tangki Aditif
Fungsi : untuk menampung EDTA, TiO
2
dan gliserin selama 7 hari Jumlah
: 1 Buah Spesifikasi :
1. Tipe
: Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal alas datar. 2.
Bahan Konstruksi : carbon steel grade B 3.
Volume : Tabel LC-2. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Tangki Aditif
Komponen M kgjam
ρ kgliter V liter
EDTA 0,5682 1,140
0,660 TiO
2
1,1364 3,900
0,2686
Universitas Sumatera Utara
Gliserin 51,1362 1,113
40,5521
Total 52,8408
41,480
Sumber : Neraca Massa ρ =
V m
= 41,480
52,8408 = 1,2738 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft
3
= 79,5257 lbft
3
Direncanakan dibuat tangki sebanyak 1 unit untuk persediaan 7 hari maka : t = 7 hari = 7 hari x 24 jamhari = 168 jam
Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2 Volume bahan masuk,
Vc = m
x t
= 1,2738
52,8408 liter x 168 = 6.969,1116 liter
= 6,9691
m
3
Kapasitas volume tangki, Vt
= Vc1 + fk = 6,9691 1 + 0,2 = 8,3629 m
3
4. Diameter :
Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter
tangki :
2 3
D
Hs
,
4 1
D
Hh
Volume silinder, Vs = 1,1775 D
3
Perhitungan sebelumnya
Universitas Sumatera Utara
Volume tutup tangki : Vh = 0,1309 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume tangki = Vs + Vh
8,3629 m
3
= 1,1775 D
3
+ 0,1309 D
3
8,3629 m
3
= 1,3048 D
3
D
3
= 3048
, 1
8,3629 = 6,4093 m
3
D =
3 3
m 6,4093
= 1,7459 m = 1,7459 m x 3,2808 ftm = 5,7282 ft
5. Tinggi
: Tinggi tangki,
Hs =
2 3
x D =
2 3
x 1,7459 = 2,6188 m
Tinggi tutup, Hh =
4 1
x D =
4 1
x 1,7459 = 0,4364 m Tinggi total tangki
= Hs + Hh
= 2,6188 m + 0,4364 m = 3,0552 m
Tinggi cairan dalam tangki, Hc
=
2
4 xD
xVc
=
2
1,7459 14
, 3
6,9691 4
x x
= 2,9125 m = 2,9125 m x 3,2808 ftm = 9,5556 ft
6. Tekanan
: Tekanan Operasi, P
operasi
= 1 atm = 14,696 Psi Tekanan desain,
Universitas Sumatera Utara
P
desain
144 1
5556 ,
9 79,5257
696 ,
14 144
1
Hc P
operasi
= 14,696 + 4,7249
= 19,42 psi
Faktor keamanan 20, maka Tekanan desain alat = 2,9125 x 1,2 = 23,3 psi
8. Tebal Dinding :
Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 0,85
Brownell,1959 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun
Umur alat, n = 10 tahun Tebal plat minimum :
t =
6 ,
12 Cxn
P fxE
PxDx
t = 23,3
6 ,
85 ,
650 .
12 12
5,7282 42
, 9
1 x
x x
x
+ 0,0125x10 t = 0,1243 in + 0,125 in
= 0,2493 in dipilih
tebal dinding standar 0,2 inchi
Pengaduk agitator, Fungsi
: untuk menghomogenkan campuran Tipe
: propeler berdaun tiga Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut :
Diameter pengaduk, Da = 0,22 x Dt = 0,22 x
5,7282
ft = 1,260 ft
Jarak propeler dari dasar tangki, E = Da = 1,260 ft
Universitas Sumatera Utara
Kecepatan putaran: 90 rpm
60 90
= 1,5 rps Daya Pengaduk,
Sifat-sifat bahan campuran dalam tangki : Densitas,
ρ = 79,5257 lbft
3
Viscositas, μ = 100 cp x 6,7197 x 10
-4
lbft.s = 0,0672 lbft.s Kern, 1965
Bilangan Reynold, N
Re
=
xNx
Da
2
= 0672
, 5257
, 79
5 ,
1 2,9668
2
x x
= 15.624,5 Dari gambar 3.4-4 Geancoplis, ed.3, diperoleh nilai Np = 0,6
Maka daya pengadukan, P
= 550
17 ,
32
3 5
x x
xNpxN Da
= 550
17 ,
32 79,5257
5 ,
1 6
, 1,260
3 5
x x
x x
= 0,011 hp Daya motor, diasumsikan efisiensi motor 80
P
motor
= P
= 0,8
0,0464 = 0,014 hp
Untuk desain dipilih motor dengan daya 0,25 hp
LC-5. Bucket Elevator BE-01
Universitas Sumatera Utara
Fungsi : untuk mengangkut NaOH ke tangki NaOH.
Jumlah : 1 Buah
Spesifikasi : 3.
Tipe : Semi
vertikal bucket elevator
4. Kapasitas
: Laju bahan yang diangkut
= 0,2841 kgjam Neraca Massa
Faktor Kelonggaran fk = 20
Kapasitas =
feed x 1+ fk =
0,2841 x
1+0,2 kgjam
= 0,3409
kgjam
Dari tabel 21.8 Perry, 1984 diperoleh untuk kapasitas dibawah 14 tonjam maka untuk bucket elevator dipilih kapasitas dengan spesifikasi :
14. Ukuran bucket
= 6 x 4 x 4,5 in 15.
Jarak tiap bucket = 12 in
16. Kecepatan putar
= 43 rpm 17.
Kecepatan bucket = 225 ftmenit
18. Daya head shaft
= 1 Hp 19.
Diameter tail shaft = 1
16 11
in
20. Diameter head tail shaft =
1
16 15
in 21.
Pully head =
14 in
22. Lebar belt
= 7 in = 0,17780 m = 17,780 cm 23.
Panjang bucket = 25 ft = 7,62 m
24. Effisiensi motor Em
= 80
Universitas Sumatera Utara
25. Daya tambahan D
= 0,02 Hpft 26.
Daya, P
= elevator center x D + daya head shaft
= 25 x 0,02 + 1 = 1,5 Hp Daya motor
=
Em P
= 8
, 5
, 1
= 1,875 Hp
2,0 Hp
LC-6. Mixer 1
Fungsi : sebagai tempat berlangsungnya reaksi penyabunan netralisasi
Jumlah : 1 Buah
Spesifikasi : 1.
Tipe : Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal
dan alas berbentuk kerucut. 2.
Bahan Konstruksi : stainless steel 316 3.
Volume : Tabel LC-2. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Mixer 1
Komponen M kgjam
ρ kgliter V liter
Sodium Stearat 448,8636
1,1033 406,8373
Asam Stearat 3,3523
0,8505 3,9415
NaOH 0,2841 2,1300
0,1333 NaCl 0,3401
2,1630 0,1572
H
2
O 85,7337 0,9686
88,5130
Total 538,3364 499,5823
Sumber : Neraca Massa ρ campuran =
V m
= 499,5823
3364 ,
538 = 1,0775 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft
3
= 67,2703 lbft
3
Reaksi netralisasi dalam netralizer dilakukan selama 30 menit, maka :
Universitas Sumatera Utara
t = 30 menit = 0,5 jam Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2
Volume bahan masuk, Vc =
m
x t
= 1,0775
3364 ,
538 liter x 0,5 = 249,8080 liter
= 0,2498
m
3
Kapasitas volume tangki, Vt
= Vt 1 + fk = 0,2498 1 + 0,2 = 0,2997 m
3
4. Diameter :
Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal dan alas berbentuk kerucut.
Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter tangki :
2 3
D
Hs
,
4 1
D
Hh
, D = Ha Volume silinder,
Vs = 1,1775 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume tutup tangki :
Vh = 0,1309 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume alas,
Va =
3 1
r
2
x Ha =
3 1
2
2 1
xD
x D =
12 1
x 3,14 D
3
= 0,2617 D
3
Universitas Sumatera Utara
Volume tangki = Vs + Vh + Va 0,2997 m
3
= 1,1775 D
3
+ 0,1309 D
3
+ 0,2617 D
3
0,2997 m
3
= 1,5701 D
3
D
3
= 1,5701
0,2997 = 0,1909 m
3
D =
3 3
m 0,1909
= 0,5758 m
= 0,5758 m x 3,2808 ftm = 1,8891 ft
5. Tinggi :
Tinggi tangki, Hs
=
2 3
x D =
2 3
x 0,5758 = 0,8637 m
Tinggi tutup, Hh =
4 1
x D =
4 1
x 0,5758 = 0,1439 m Tinggi alas,
Ha = 0,5758 m
Tinggi total tangki = Hs + Hh + Ha
= 0,8637 m + 0,1439 m + 0,5758 m = 1,5834 m
Tinggi cairan dalam tangki, Hc
=
2
4 xD
xVc
=
2
5778 ,
14 ,
3 1439
, 8637
, 4
x x
= 2,7468 m
Tinggi cairan yang sebenarnya = 2,7468 m - 1,5834 m = 1,1634 m = 1,1634m x 3,2808 ftm = 3,8168 ft
6. Tekanan :
Tekanan Operasi, P
operasi
= 1 atm = 14,696 Psi
Universitas Sumatera Utara
Tekanan desain, P
desain
=
144 1
Hc P
operasi
=
144 1
3,8168 2703
, 7
6 696
, 14
= 14,696 + 1,3158 = 16,01 psi
Faktor keamanan 20, maka
Tekanan desain alat = 16,01 x 1,2 = 19,2142 psi
7. Tebal Dinding :
Bahan konstruksi tangki stainless steel 316 Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 0,85
Brownell,1959 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun
Brownell,1959 Umur alat, n = 10 tahun
Tebal plat minimum : t =
6 ,
85 ,
650 .
12 12
Cxn xP
x PxDx
t = 19,2142
6 ,
85 ,
650 .
12 12
8891 ,
1 19,2142
x x
x x
+ 0,0125x10
t = 0,04 in + 0,125 in = 0,1655 in
dipilih tebal dinding standar 1 in Pengaduk agitator,
Fungsi : untuk menghomogenkan campuran
Tipe :
helical ribbon Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
Diameter pengaduk, Da =x Dt =
3 1
x 1,8891 ft = 0,6297 ft
Lebar efektif, J =
12 1
x Dt =
12 1
x 1,8891 ft = 0,1574 ft
Tinggi pengaduk dari dasar, E = Da = 0,6297 ft
Kecepatan putaran: 500 rpm
60 500
= 8,3333 rps Daya Pengaduk,
Sifat-sifat bahan campuran dalam netralizer : Densitas,
ρ = 67,2703 lbft
3
Viscositas, μ = 4,6 cp x 6,7197 x 10
-4
lbft.s = 0,0031 lbft.s Kern, 1965
Bilangan Reynold, N
Re
=
xNx
Da
2
= 0031
, 2703
, 67
3333 ,
8 6297
,
2
x x
= 73.798,5092 Dari figure 3.4-4 Geancoplis, ed.3, diperoleh nilai Np = 0,6
Maka daya pengadukan, P
= 550
17 ,
32
3 5
x x
xNpxN Da
= 550
17 ,
32 2703
, 67
3333 ,
8 6
, 6279
,
3 5
x x
x x
= 0,129 hp Daya motor, diasumsikan efisiensi motor 80
P
motor
= P
= 0,8
0,129 = 0,161 hp
Untuk desain dipilih motor dengan daya 0,25 hp Jacket steam,
Universitas Sumatera Utara
Kebutuhan steam = 186,5425 kgjam Panas steam = 441.293,1426 kJjam
Neraca Panas Temperatur steam masuk = 131,2
C = 293,76 F
Temperatur steam keluar = 85 C = 210,6
F Diameter luar mixer = diameter dalam + 2x tebal dinding
= 1,8891 x 12 in + 2 x 1,00 in =
24,6692 in
Asumsi jarak jaket = 5 in Diameter dalam jaket = 24,6692 in + 2 x 5 in
= 34,6692
in Luas permukaan perpindahan panas,
A =
T x
U dQ
D
Dimana : dQ
= panas yang yang dibawa oleh steam, BTUjam = 441.293,1426 kJjam = 49.0325,7140 BTUjam
T = perbedaan temperatur fluida masuk dan keluar
= T
1
= 293,16 F, T
2
= 210,6 F,
ΔT = 82,56 U
D
= koefisien perpindahan panas, BTUjam. F.ft
2
Besar U
D
berada antara 50 – 150 BTUjam. F.ft
2
Perry, 1997 U
D
yang diambil adalah 150 BTUjam. F.ft
2
Sehingga, A
= 56
, 82
150 40
49.0325,71 x
= 39,5935 ft
2
Tinggi jaket steam = Tinggi tangki
Universitas Sumatera Utara
Tekanan jaket steam, P
desain
= P
operasi
+
144 1
Hc
Dimana :
ρ = 67,2703 lbft
3
, tekanan operasi 14,696 psi P
desain
= 14,696 +
144 1
9222 ,
2 67,2703
= 15,5939 psi Tebal jaket pemanas,
t =
6 ,
85 ,
650 .
12 12
Cxn P
x PxDx
t =
10 0125
, 15,5939
6 ,
85 ,
650 .
12 12
8891 ,
2 15,5939
x x
x x
x
t = 0,0503 in + 0,125 in
= 0,1753 in
dipilih tebal
dinding standar 0,25 inchi
LC-7. Mixer 2
Fungsi : sebagai tempat pencampuran zat aditif dengan net soap
Jumlah : 1 Buah
Spesifikasi : 1.
Tipe : Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal
dan alas berbentuk kerucut. 2.
Bahan Konstruksi : stainless steel 316 3.
Volume : Tabel LC-2. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Mixer 2
Komponen M kgjam
ρ kgliter V liter
Sodium Palmitat 448,8636
1,1033 406,8373
Universitas Sumatera Utara
Asam palmitat 3,3523
0,8505 3,9415
NaOH 0,2841 2,1300
0,1333 NaCl 0,3401
2,1630 0,1572
H
2
O 85,7337 0,9686
88,5130 EDTA 0,5882
0,8600 0,660
TiO
2
1,1364 4,2300
0,2686 Gliserin 51,1362
1,261 405521
Total 591,4146 541,063
Sumber : Neraca Massa ρ campuran =
V m
= 541,063
4146 ,
591 = 1,0930 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft
3
= 68,2372 lbft
3
Reaksi netralisasi dalam netralizer dilakukan selama 30 menit, maka : t = 30 menit = 0,5 jam
Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2 Volume bahan masuk,
Vc =
m x t
= 1,0930
4146 ,
591 liter x 0,5 = 270,5464 liter
= 0,2705
m
3
Kapasitas volume tangki, Vt
= Vt 1 + fk = 0,2705 1 + 0,2 = 0,3246 m
3
4. Diameter :
Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal dan alas berbentuk kerucut.
Universitas Sumatera Utara
Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter tangki :
2 3
D
Hs
,
4 1
D
Hh
, D = Ha Volume silinder,
Vs = 1,1775 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume tutup tangki :
Vh = 0,1309 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume alas,
Va =
3 1
r
2
x Ha =
3 1
2
2 1
xD
x D =
12 1
x 3,14 D
3
= 0,2617 D
3
Volume tangki = Vs + Vh + Va 0,3246 m
3
= 1,1775 D
3
+ 0,1309 D
3
+ 0,2617 D
3
0,3246 m
3
= 1,5701 D
3
D
3
= 1,5701
0,3246 = 0,2067 m
3
D =
3 3
m 0,2067
= 0,5912 m
= 0,5912 m x 3,2808 ftm = 1,9398 ft
5. Tinggi :
Tinggi tangki, Hs
=
2 3
x D =
2 3
x 0,5912 = 0,8868 m
Tinggi tutup, Hh =
4 1
x D =
4 1
x 0,8868 = 0,2217 m
Universitas Sumatera Utara
Tinggi alas, Ha
= 0,5912 m Tinggi total tangki
= Hs + Hh + Ha
= 0,8868 m + 0,2217 m + 0,5912 m = 1,6997 m
Tinggi cairan dalam tangki, Hc
=
2
4 xD
xVc
=
2
5912 ,
14 ,
3 0,2217
0,8868 4
x x
= 2,4242 m
Tinggi cairan yang sebenarnya = 2,4242 m - 1,6997 m = 0,7242m = 0,7242m x 3,2808 ftm = 2,3771 ft
6. Tekanan :
Tekanan Operasi, P
operasi
= 1 atm = 14,696 Psi Tekanan desain,
P
desain
=
144 1
Hc P
operasi
=
144 1
2,4242 2334
, 8
6 696
, 14
= 14,696 + 0,6748 = 15,370 psi
Faktor keamanan 20, maka
Tekanan desain alat = 15,370 x 1,2 = 18,4450 psi
7. Tebal Dinding :
Bahan konstruksi tangki stainless steel 316 Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
Perry,1997 Effisiensi sambungan, E = 0,85
Perry,1997 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun
Perry,1997 Umur alat, n = 10 tahun
Tebal plat minimum :
Universitas Sumatera Utara
t = 6
, 85
, 650
. 12
12 Cxn
xP x
PxDx
t = 23,9456
6 ,
85 ,
650 .
12 12
9396 ,
1 18,4450
x x
x x
+ 0,0125x10
t = 0,0519 in + 0,125 in = 0,1769 in
dipilih tebal dinding standar 1 in Pengaduk agitator,
Fungsi : untuk menghomogenkan campuran
Tipe :
helical ribbon Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut :
Diameter pengaduk, Da =x Dt =
3 1
x 1,9398 ft = 0,6466 ft
Lebar efektif, J =
12 1
x Dt =
12 1
x 23,945 ft = 1,9954 ft
Tinggi pengaduk dari dasar, E = Da = 0,6466 ft
Kecepatan putaran: 500 rpm
60 500
= 8,3333 rps Daya Pengaduk,
Sifat-sifat bahan campuran dalam netralizer : Densitas,
ρ = 68,2372 lbft
3
Viscositas, μ = 4,6 cp x 6,7197 x 10
-4
lbft.s = 0,0031 lbft.s Kern, 1965
Bilangan Reynold, N
Re
=
xNx
Da
2
= 0031
, 2372
, 68
3333 ,
8 6466
,
2
x x
= 76.691,62172
Universitas Sumatera Utara
Dari gambar 3.4-4 Geancoplis, ed.3, diperoleh nilai Np = 0,6 Maka daya pengadukan,
P =
550 17
, 32
3 5
x x
xNpxN Da
= 550
17 ,
32 2372
, 68
3333 ,
8 6
, 6466
,
3 5
x x
x x
= 0,1513 hp Daya motor, diasumsikan efisiensi motor 80
P
motor
= P
= 0,8
0,1513 = 0,19 hp
Untuk desain dipilih motor dengan daya 0,25 hp Jacket steam,
Kebutuhan steam = 14,6144 kgjam Panas steam = 34.572,5925 kJjam
Neraca Panas Temperatur steam masuk = 131,2
C = 293,76 F
Temperatur steam keluar = 85 C = 210,6
F Diameter luar mixer = diameter dalam + 2x tebal dinding
= 1,9398 x 12 in + 2 x 1,00 in =
25,2776 in
Asumsi jarak jaket = 5 in Diameter dalam jaket = 25,2776 in + 2 x 5 in
= 35,2776
in Luas permukaan perpindahan panas,
A =
T x
U dQ
D
Universitas Sumatera Utara
Dimana : dQ
= panas yang yang dibawa oleh steam, BTUjam = 34.572,5925 kJjam = 32.770,22986 BTUjam
T = perbedaan temperatur fluida masuk dan keluar
= T
1
= 293,16 F, T
2
= 210,6 F,
ΔT = 82,56 U
D
= koefisien perpindahan panas, BTUjam. F.ft
2
Besar U
D
berada antara 50 – 150 BTUjam. F.ft
2
Perry, 1997 U
D
yang diambil adalah 150 BTUjam. F.ft
2
Sehingga, A
= 56
, 82
150 6
8 32.770,229
x = 2,6461 ft
2
Tinggi jaket steam = Tinggi tangki Tekanan jaket steam,
P
desain
= P
operasi
+
144 1
Hc
Dimana :
ρ = 68,2372 lbft
3
, tekanan operasi 14,696 psi P
desain
= 14,696 +
144 1
8256 ,
12 2372
, 68
= 20,2997 psi Tebal jaket pemanas,
t = 6
, 85
, 650
. 12
12 Cxn
xP x
PxDx
t = 20,2997
6 ,
85 ,
650 .
12 12
1,9398 20,2997
x x
x x
+ 0,0125x10
t = 0,0439 in + 0,125 in = 0,1689 in
dipilih tebal
dinding standar 0,25 inchi
Universitas Sumatera Utara
LC-8. Evaporator 1
Fungsi : untuk mengurangi kadar air H
2
O sebanyak 10 Jumlah
: 1 Buah Spesifikasi :
1. Tipe
: Silinder tegak dengan tutup dan alas berbentuk ellipsoidal.
2. Bahan Konstruksi : stainless steel 316
3. Volume
: Tabel LC-3. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada V-01
Komponen M kgjam
ρ kgliter V liter
Sodium Stearat 448,8636
1,1033 406,8373
Asam Stearat 3,3523
0,8505 3,9415
NaOH 0,2841 2,1300
0,1333 NaCl 0,3401
2,1630 0,1572
H
2
O 85,7337 0,9686
88,5130 EDTA 0,5682
1,1400 0,4982
TiO
2
1,1364 3,9000
0,2913 Gliserin 51,1362
1,1130 13,1118
TOTAL 591,4146 513,7749
Sumber : Neraca Massa ρ campuran =
V m
= 7749
, 513
4146 ,
591 = 1,0907 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft
3
= 68,0904 lbft
3
Penguapan dalam evaporator dilakukan selama 15 menit, maka : t = 15 menit = 0,25 jam
Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2
Universitas Sumatera Utara
Volume bahan masuk, Vc =
m
x t
= 0907
, 1
4146 ,
591 liter x 0,25 = 135,5549 liter
= 0,1355
m
3
Kapasitas volume tangki, Vt
= Vt 1 + fk = 0,1355 1 + 0,2 = 0,1627 m
3
4. Diameter :
Heat exchanger didesain berbentuk silinder tegak dengan alas dan tutup berbentuk ellipsoidal. Direncanakan perbandingan antara tinggi evaporator dan tinggi head
dengan diameter heat exchanger :
4 1
, 2
3
D
Hh D
Hs
Volume silinder, Vs = 1,1775 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume tutup tangki :
Vh = 0,1309 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume tangki = Vs + 2xVh
0,1627 m
3
= 1,1775 D
3
+ 2x0,1309 D
3
0,1627 m
3
= 1,4393 D
3
D
3
= 4393
, 1
0,1627 = 0,1130 m
3
D =
3 3
m 0,1130
= 0,4835 m
Universitas Sumatera Utara
= 0,4853 m x 3,2808 ftm = 1,5863 ft
5. Tinggi :
Tinggi tangki, Hs
=
2 3
x D =
2 3
x 0,4835 = 0,7252 m
Tinggi alas dan tutup, Hh =2x
4 1
x D =2x
4 1
x 0,4835 = 0,1208 m Tinggi total tangki
= Hs + Hh
= 0,7525 m + 0,1208 m = 0,8733 m
Tinggi cairan dalam tangki, Hc
=
2
4 xD
xVc
=
2
5863 ,
1 14
, 3
1355 ,
4 x
x = 0,4343 m
= 0,4343 m x 3,2808 ftm = 1,425 ft 6. Tekanan
: Tekanan Operasi, P
operasi
= 1 atm = 14,696 Psi Tekanan desain,
P
desain
=
144 1
Hc P
operasi
=
144 1
425 ,
1 0904
, 68
696 ,
14
= 14,696 + 0,2
= 14,8969 psi
Faktor keamanan 20, maka Tekanan desain alat = 14,8969 x 1,2 = 17,8763 psi
7. Tebal Dinding :
Bahan konstruksi tangki stainless steel 316 Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 0,85
Brownell,1959
Universitas Sumatera Utara
Faktor korosi, C = 0,0125 intahun Umur alat, n = 10 tahun
Tebal plat minimum : t =
6 ,
85 ,
650 .
12 12
Cxn xP
x PxDx
t = 17,8763
6 ,
85 ,
650 .
12 12
5863 ,
1 17,8763
x x
x x
+ 0,0125x10
t = 0,0316 in + 0,125 in = 0,1566 in
dipilih tebal
dinding standar 0,15 inchi Tube,
Direncanakan pipa yang dipakai sebagai aliran steam adalah pipa dengan ukuran nominal 1¼ in schedule 40 dengan ketentuan sebagai berikut Kern,
1965 :
OD = 1,65 in = 0,1375 ft
ID = 1,380 in = 0,115 ft
Luas permukaan A = 0,435 ft
2
ft Luas permukaan perpindahan panas,
A =
T x
U dQ
D
Dimana : dQ
= panas yang yang dibawa oleh air pendingin, BTUjam = 31.426,8572 kJjam = 28.284,1714 BTUjam
T = perbedaan temperatur fluida masuk dan keluar
= T
1
= 293,76 F, T
2
= 237,6 F,
ΔT = 56,16
Universitas Sumatera Utara
U
D
= koefisien perpindahan panas, BTUjam. F.ft
2
Besar U
D
berada antara 50 – 150 BTUjam. F.ft
2
Perry, 1997 U
D
yang diambil adalah 100 BTUjam. F.ft
2
Sehingga, A
= 16
, 56
100 4
28.284,171 x
= 45,9748 ft
2
L = Aft
Atot =
435 ,
45,9748 = 105,6893 ft
Diasumsikan
7 ,
Dt
Dc
, maka Dc = 0,7 x 3,2808 ft = 2,29656 ft
Panjang 1 lilitan =
π x Dc = 3,14 x 2,29656 ft = 7,2112 ft
Jumlah lilitan pipa = 7,2112
6893 ,
105 = 14,65627 lilitan
Maka jumlah lilitan pipa yang dipakai adalah sebanyak 15 lilitan
LC-9. Evaporator 2
Fungsi : untuk mengurangi kadar air H
2
O sebanyak 10 Jumlah
: 1 Buah Spesifikasi :
4. Tipe
: Silinder tegak dengan tutup dan alas berbentuk ellipsoidal.
5. Bahan Konstruksi : stainless steel 316
6. Volume
: Tabel LC-3. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada V-01
Universitas Sumatera Utara
Komponen M kgjam
ρ kgliter V liter
Sodium Palmitat 448,8636
1,1033 406,8373
Asam Palmitat 3,3523
0,8505 3,9415
NaOH 0,2841 2,1300
0,1333 NaCl 0,3401
2,1630 0,1572
H
2
O 77,1603 0,9686
79,6616 EDTA 0,5682
1,1400 0,4982
TiO
2
1,1364 3,9000
0,2913 Gliserin 51,1362
1,1130 13,1118
TOTAL 582,8412 504,6322
Sumber : Neraca Massa ρ campuran =
V m
= 6322
, 504
8412 ,
582 = 1,1549 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft
3
= 72,1028 lbft
3
Penguapan dalam evaporator dilakukan selama 15 menit, maka : t = 15 menit = 0,25 jam
Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2 Volume bahan masuk,
Vc =
m x t
= 1549
, 1
8412 ,
582 liter x 0,25 = 126,167 liter
= 0,126167
m
3
Kapasitas volume tangki, Vt
= Vt 1 + fk = 0,126167 1 + 0,2 = 0,1514 m
3
4. Diameter :
Universitas Sumatera Utara
Heat exchanger didesain berbentuk silinder tegak dengan alas dan tutup berbentuk ellipsoidal. Direncanakan perbandingan antara tinggi evaporator dan tinggi head
dengan diameter heat exchanger :
4 1
, 2
3
D
Hh D
Hs
Volume silinder, Vs = 1,1775 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume tutup tangki :
Vh = 0,1309 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume tangki = Vs + 2xVh
0,1514 m
3
= 1,1775 D
3
+ 2x0,1309 D
3
0,1514 m
3
= 1,4393 D
3
D
3
= 4393
, 1
0,1514 = 0,10 m
3
D =
3 3
m 0,10
= 0,464 m
= 0,464 m x 3,2808 ftm = 1,5228 ft
5. Tinggi :
Tinggi tangki, Hs
=
2 3
x D =
2 3
x 0,464 = 0,696 m
Tinggi alas dan tutup, Hh =2x
4 1
x D =2x
4 1
x 0,464 = 0,116 m Tinggi total tangki
= Hs + Hh
= 0,696 m + 0,116 m = 0,812 m
Tinggi cairan dalam tangki,
Universitas Sumatera Utara
Hc =
2
4 xD
xVc
=
2
0,464 14
, 3
0,126167 4
x x
= 0,8353 m = 0,8353 m x 3,2808 ftm = 2,74 ft
6. Tekanan :
Tekanan Operasi, P
operasi
= 1 atm = 14,696 Psi Tekanan desain,
P
desain
=
144 1
Hc P
operasi
=
144 1
2,74 72,1028
696 ,
14
= 14,696 + 0,871
= 15,5672 psi
Faktor keamanan 20, maka Tekanan desain alat = 15,5672 x 1,2 = 18,68 psi
7. Tebal Dinding :
Bahan konstruksi tangki stainless steel 316 Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 0,85
Brownell,1959 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun
Umur alat, n = 10 tahun Tebal plat minimum :
t = 6
, 85
, 650
. 12
12 Cxn
xP x
PxDx
t = 18,68
6 ,
85 ,
650 .
12 12
1,5228 18,68
x x
x x
+ 0,0354x10
t = 0,0354 in + 0,125 in = 0,4797 in
dipilih tebal
dinding standar 0,5 inchi Tube,
Universitas Sumatera Utara
Direncanakan pipa yang dipakai sebagai aliran steam adalah pipa dengan ukuran nominal 1¼ in schedule 40 dengan ketentuan sebagai berikut Kern,
1965 :
OD = 1,660 in = 5,4461 ft
ID = 1,380 in = 5,255 ft
Luas permukaan A = 0,01040 ft
2
ft Luas permukaan perpindahan panas,
A =
T x
U dQ
D
Dimana : dQ
= panas yang yang dibawa oleh air pendingin, BTUjam = 31.426,8572 kJjam = 28.284,1714 BTUjam
T = perbedaan temperatur fluida masuk dan keluar
= T
1
= 293,76 F, T
2
= 237,6 F,
ΔT = 56,16 U
D
= koefisien perpindahan panas, BTUjam. F.ft
2
Besar U
D
berada antara 50 – 150 BTUjam. F.ft
2
Perry, 1997 U
D
yang diambil adalah 100 BTUjam. F.ft
2
Sehingga, A
= 16
, 56
100 4
28.284,171 x
= 45,9748 ft
2
L = Aft
Atot =
435 ,
45,9748 = 105,6893 ft
Diasumsikan
7 ,
Dt
Dc
, maka Dc = 0,7 x 3,2808 ft = 2,29656 ft
Panjang 1 lilitan =
π x Dc
Universitas Sumatera Utara
= 3,14 x 2,29656 ft = 7,2112 ft Jumlah lilitan pipa =
7,2112 6893
, 105
= 14,6562 lilitan Maka jumlah lilitan pipa yang dipakai adalah sebanyak 15 lilitan
LC-10. Vacuum Spray Chamber
Fungsi : untuk mengurangi kadar H
2
O Jumlah
: 1 Buah Spesifikasi :
1. Tipe
: Silinder tegak dengan alas berbentuk kerucut dan tutup berbentuk ellipsoidal.
2. Bahan Konstruksi : stainless steel 316
3. Volume :
Tabel LC-5. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada VSC
Komponen M kgjam
ρ kgliter V liter
Sodium Stearat 448,8636
1,1033 406,8373
Asam Stearat 3,3523
0,8505 3,9415
NaOH 0,2841 2,1300
0,1333 NaCl 0,3401
2,1630 0,1572
H
2
O 69,4443 0,9686
71,6955 EDTA 0,5682
1,1400 0,4982
TiO
2
1,1364 3,9000
0,2913 Gliserin 51,1362
1,1130 13,1118
TOTAL 575,1252 496,66614
Sumber : Neraca Massa ρ campuran =
V m
= 66614
, 496
1252 ,
575 = 1,1579 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft
3
Universitas Sumatera Utara
= 72,2894 lbft
3
Penguapan dalam vacuum spary chamber dilakukan selama 15 menit maka : t = 15 menit = 0,25 jam
Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2 Volume bahan masuk,
= 1579
, 1
1252 ,
575 liter x 0,25 = 124,1741 liter
= 0,1241
m
3
Kapasitas volume VSC, Vt
= Vt 1 + fk = 0,1241 1 + 0,2 = 0,149 m
3
4. Diameter :
Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal dan alas berbentuk kerucut.
Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter tangki :
2 3
D
Hs
,
4 1
D
Hh
, D = Ha Volume silinder,
Vs = 1,1775 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume tutup tangki :
Vh = 0,1309 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume alas,
Va = 0,2617 D
3
Perhitungan sebelumnya
Universitas Sumatera Utara
Volume tangki = Vs + 2Vh 0,149 m
3
= 1,1775 D
3
+ 2 x 0,1309 D
3
0,149 m
3
= 1,4393 D
3
D
3
= 4393
, 1
0,149 = 0,10 m
3
D =
3 3
m 0,10
= 0,4641 m
= 0,4641 m x 3,2808 ftm = 1,5228 ft
5. Tinggi :
Tinggi tangki, Hs
=
2 3
x D =
2 3
x 0,4641 = 0,69615 m
Tinggi alas dan tutup, Hh =2x
4 1
x D =2x
4 1
x 0,4641 = 0,116 m Tinggi total tangki
= Hs + Hh
= 0,69615 m + 0,116 m = 0,812175 m
Tinggi cairan dalam tangki, Hc
=
2
4 xD
xVc
=
2
5228 ,
1 14
, 3
0,812175 4
x x
= 0,4461 m = 0,4461 m x 3,2808 ftm = 1,4637 ft
6. Tekanan :
Tekanan Operasi, P
operasi
= 1 atm = 14,696 Psi Tekanan desain,
P
desain
=
144 1
Hc P
operasi
=
144 1
1,4637 72,2894
696 ,
14
= 14,696 + 0,2327
Universitas Sumatera Utara
= 14,9288 psi
Faktor keamanan 20, maka Tekanan desain alat = 14,9288 x 1,2 = 17,9145 psi
7. Tebal Dinding :
Bahan konstruksi tangki stainless steel 316 Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 0,85
Brownell,1959 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun
Umur alat, n = 10 tahun Tebal plat minimum :
t = 6
, 85
, 650
. 12
12 Cxn
xP x
PxDx
t = 17,9145
6 ,
85 ,
650 .
12 12
5228 ,
1 17,9145
x x
x x
+ 0,0125x10
t = 0,030 in + 0,125 in = 0,1554 in
dipilih tebal
dinding standar 0,15 in Jaket pendingin,
Kebutuhan air pendingin = 526,0078 kgjam Neraca Panas
Vp =
998 526,0078
= 0,5270 m
3
jam Diameter luar VSC = diameter dalam + 2x tebal dinding
= 1,5228 x 12 in + 2 x 0,15 in =
18,5736 in
Asumsi jarak jaket = 5 in
Universitas Sumatera Utara
Diameter dalam jaket = 18,5736 in + 2 x 5 in =
28,5736 in
Luas permukaan perpindahan panas, A =
T x
U dQ
D
Dimana : dQ
= panas yang yang dibawa oleh air pendingin, BTUjam = -54.967,8154 kJjam = -49.471,0338 BTUjam
T = perbedaan temperatur fluida masuk dan keluar
= T
1
= 102,6 F, T
2
= 129,6 F,
ΔT = -27 U
D
= koefisien perpindahan panas, BTUjam. F.ft
2
Besar U
D
berada antara 50 – 150 BTUjam. F.ft
2
Perry, 1997 U
D
yang diambil adalah 100 BTUjam. F.ft
2
Sehingga, A
=
27 100
8 49.471,033
-
x
= 18,3226 ft
2
Luas selimut kerucut, d = 13 H S
= 0,758 x D + d x
2 2
9550 ,
8563 ,
1 8651
, 2
4
x
= 0,758 x 1,8563 + 0,004 x 5,8002 =
8,1791 ft
2
Tinggi jaket pendingin = Tinggi tangki Tekanan jaket pendingin,
P
desain
=
144 1
Hc P
operasi
Dimana :
ρ = 72,2894 lbft
3
, suhu = 30 C dan tekanan operasi 14,696 psi
Universitas Sumatera Utara
P
desain
= 14,696 +
144 1
0,4461 2894
, 72
= 14,4179 psi Tebal jaket pendingin,
t = 6
, 85
, 650
. 12
12 Cxn
xP x
PxDx
t = 14,4179
6 ,
85 ,
650 .
12 12
1,5228 14,4179
x x
x x
+ 0,0125x10
t = 0,0245 in + 0,125 in = 0,1495 in
dipilih tebal
dinding standar 0,2 inchi Ejektor,
P
ob
= tekanan operasi dalam tangki = 0,5 bar P
oa
= tekanan steam yang masuk ke ejektor = 16 bar P
03
= tekanan yang keluar dari ejektor = 1 atm = 1,01325 bar
Pob P
03
= 5
, 01325
, 1
= 2,0265 ,
16 5
, Poa
Pob
0,03125 Dari figure 10-102 Perrys 1997 diperoleh :
50
1 2
A
A ,
15
wa wb
wb = jumlah uap air yang dikeluarkan = 6,9444 kgjam Neraca Panas Sehingga jumlah steam yang diperlukan adalah :
wa =
8 ,
3 wb
=
15 6,9444
= 0,4629 kgjam = 462,9600 grjam
Universitas Sumatera Utara
LC-11. Pl
1. Fu
2. Jum
3. Sp
Worm D mm
125 200
250 300
350
Dari Tabe produksi 3
Ga
lodder dan
ungsi mlah
pesifikasi
Dia. m
Si
Sumber el LC-8, sp
3.500 – 6.00 ambar LC-1
Chiller
: untuk me : 1 Buah
: Tabel L
ingle-Worm Capacities
Kgs.hr.
100-325 225-450
450-650 650-2000
2000-3000
: http:www
pesifikasi ya 00 adalah s
1. Ejektor da
emadatkan
LC-8. Spesif
m Mot
1 1
1 2
3
w.sigmaus.c ang digunak
sebagai beri an bagian-b
sabun dan p
fikasi Plodd
or Sizes HP
0-15 0-15
5-20 20-40
30-40
complodde kan dalam
ikut : agiannya
pembentuka
der
Twin-W Capaci
Kgs.h
150-50 450-95
900-15 1500-35
3500-60
ersplodder_ perancanga
an noodle so
Worm ities
hr.
M
00 50
500 500
000
_sizes.html ,
an ini kap oap
Motor Sizes HP
10-15 10-20
15-25 30-50
50-75
2009 asitas
s
Universitas Sumatera Utara
D
D
Mod
Heat Rem 40
o
c wa Size in
WxD Weight
Electr Require
iameter lub aya motor 5
del
moval at - attsbtu
nches DxH
lbskgs rical
ements
Sumber ang 350 mm
50-75 hp
Gambar
Tabel L
RS-25L
5017 33 x 54
7534 120v1ø
8amp
: http:www
m
r LC-2. Plod
LC-9. Spesi
LT
70 x 44
4 60hz
p
w.sigmaus.c dder pilot p
ifikasi Chill
RS-33L
60205 33 x 54 x
8036 120v1ø6
8amp
complodde lan
ler
LT
5 x 49
60hz 20
ersplodder_
RS-44LT
105355 33 x 54 x 4
9041 08-230v1ø
7amp
_sizes.html ,
T
49
60hz
2009
Universitas Sumatera Utara
Dari Tabe type RS-4
D
D
LC-12. Po
Fu Jen
Jum Ba
Ko P
T Laj
De Vi
Laj el LC-9, ch
44LT dengan imensi 33 x
aya 230 V
ompa -01
ungsi : M
nis :
mlah : ahan konstru
ondisi opera = 1 atm
= 60 C
aju alir mas
ensitas
skositas
aju alir volum hiller yang
n spesifikas x 54 x 49 inc
7 Amp
Gamba
Memompa a Pompa sent
1 unit uksi : Comm
asi : m
C ssa F = 5
= =
8 = 9
metrik Q digunakan
si sebagai be ci
ar LC-3. Chi
asam palmi
trifugal
mercial stee
556,818kgj 0,3406 lbm
850,5 kgm
3
9,0 cP =
53,0 0,3
dalam pera erikut :
iller pilot pl
tat ke tangk
el
jam s
3
= 53,096 l =
6
3
lbmft 096
lbms 3406
ancangan in
lan
ki asam palm
lbmft
3
6,0.10
-3
lbm = 0,0064
ni adalah c
mitat
mft.s 41 5ft
3
s chiller
Universitas Sumatera Utara
= 0,000182 m
3
s Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Untuk aliran turbulen Nre 2.100, D
i,opt
= 0,363 Q
0,45
0,13
Peters,2004 dengan : D
i,opt
= diameter optimum m = densitas kgm
3
Q = laju volumetrik m
3
s Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa :
Desain pompa : Di
,opt
= 0,363 Q
0,45
0,13
= 0,363 0,000182 m
3
s
0,45
850,5 kgm
3 0,13
= 0,01593 m = 0,06271 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 2003, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 18 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam ID : 0,269 in
= 0,022417 ft = 0,006833 m Diameter Luar OD
: 0,405 in = 0,03375 ft
Inside sectional area : 0,0004 ft
2
Kecepatan linear, v = QA =
2 3
ft 0,0004
s ft
0,006414 = 16,03685 fts
Bilangan Reynold : N
Re
=
D
v
= lbmft.s
6,0.10 ft
0,022417 fts
03685 ,
16 lbmft
09 ,
3 5
3 -
3
= 3.156,18 Turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga
= 4,6.10
-5
Geankoplis,2003 Pada N
Re
= 3.156,18 dan D = 0,0067, dari gambar 2.10-3
maka harga f = 0,18 Geankoplis,2003
Universitas Sumatera Utara
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= h
c
= 0,5
c
g v
A A
. 2
1
2 1
2
= 0,5
174 ,
32 1
2 16,036
1
2
= 1,9983 ft.lbflbm
3 elbow 90° = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 30,75
174 ,
32 2
16,036
2
= 8,99261 ft.lbflbm
1 check valve = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 12,0 174
, 32
2 16,036
2
= 7,9934 ft.lbflbm
Pipa lurus 60 ft = F
f
= 4f
c
g D
v L
. 2
. .
2
= 40,18
174 ,
32 .
2 .
22417 ,
16,036 .
60
2
= 7702,223 ft.lbflbm
1 Sharp edge exit = h
ex
=
c
g v
A A
. .
2 2
2 2
2 1
=
174 ,
32 1
2 036
, 16
1
2 2
= 3,9967 ft.lbflbm
Total friction loss : F
= 7725,2 ft.lbflbm Dari persamaan Bernoulli :
2 1
1 2
1 2
2 1
2 2
s
W F
P P
z z
g v
v
Geankoplis,1997 dimana :
v
1
= v
2
P
1
≈ P
2
= 101,325 kPa
P
= 0 ft.lb
f
lb
m
Z = 90 ft Maka :
Ws ft.lbflbm
7725,2 ft.lbflbm
ft 90
s .
lbf lbm
. ft
174 ,
32 fts
174 ,
32
2 2
Ws = 7815,2 ft.lbflbm
Universitas Sumatera Utara
Effisiensi pompa , = 80
Ws =
x Wp 7815,2
= 0,8 x Wp Wp
= 9769 ft.lbflbm
Daya pompa : P = m x Wp
=
ft.lbflbm 9769
lbms 3406
,
x s
lbf ft
hp .
550 1
= 6,049671
hp Jadi digunakan pompa dengan daya 7 hp
LC-13. Pompa -02
Fungsi : Memompa asam palmitat ke mixing 1
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : P
= 1 atm T
= 60 C
Laju alir massa F = 452,2159 kgjam =
0,2769 lbms
Densitas
= 850,5 kgm
3
= 53,096 lbmft
3
Viskositas
= 9,0 cP = 6,0.10
-3
lbmft.s Laju alir volumetrik Q
=
3
lbmft 53,096
lbms 0,2769
= 0,00521 ft
3
s = 0,000147 m
3
s Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Untuk aliran laminar Nre 2.100, D
i,opt
= 0,363 Q
0,45
0,13
Peters,2004 dengan : D
i,opt
= diameter optimum m = densitas kgm
3
Q = laju volumetrik m
3
s
Universitas Sumatera Utara
Asumsi aliran laminar, maka diameter pipa pompa : Desain pompa :
Di
,opt
= 0,363 Q
0,45
0,13
= 0,363 0,0001476 m
3
s
0,45
850,5 kgm
3 0,13
= 0,01667 m = 0,065661 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 2003, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 34 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam ID : 0,824 in
= 0,06866 ft = 0,02 m Diameter Luar OD
: 1,05 in Inside sectional area
: 0,00371 ft
2
Kecepatan linear, v = QA =
2 3
ft 0,00371
s ft
0,00521 = 1,405 fts
Bilangan Reynold : N
Re
=
D
v
= lbmft.s
6,0.10 ft
0,0686 fts
405 ,
1 lbmft
09 ,
3 5
3 -
3
= 847,52 laminar Untuk pipa commercial steel diperoleh harga
= 4,6.10
-5
Geankoplis,2003 Pada N
Re
= 847,52 maka harga f = 16 847,52
= 0,0189 Geankoplis,2003
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= h
c
= 0,5
c
g v
A A
. 2
1
2 1
2
= 0,5
174 ,
32 1
2 1,4058
1
2
= 0,01535 ft.lbflbm
3 elbow 90° = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 30,75
174 ,
32 2
1,4058
2
= 0,046 ft.lbflbm
Universitas Sumatera Utara
1 check valve = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 12,0 174
, 32
2 1,4058
2
= 0,0614 ft.lbflbm
Pipa lurus 60 ft = F
f
= 4f
c
g D
v L
. 2
. .
2
= 40,18
174 ,
32 .
2 .
0686 ,
0,1887 .
60
2
= 2,2065 ft.lbflbm
1 Sharp edge exit = h
ex
=
c
g v
A A
. .
2 2
2 2
2 1
=
174 ,
32 1
2 4058
, 1
1
2 2
= 0,03 ft.lbflbm
Total friction loss : F
= 2,180 ft.lbflbm Dari persamaan Bernoulli :
2 1
1 2
1 2
2 1
2 2
s
W F
P P
z z
g v
v
Geankoplis,1997 dimana :
v
1
= v
2
P
1
≈ P
2
= 101,325 kPa
P
= 0 ft.lb
f
lb
m
Z = 90 ft Maka :
Ws ft.lbflbm
2,180 ft.lbflbm
ft 90
s .
lbf lbm
. ft
174 ,
32 fts
174 ,
32
2 2
Ws = 92,180 ft.lbflbm
Effisiensi pompa , = 80
Ws =
x Wp 92,180
= 0,8 x Wp Wp
= 115,225 ft.lbflbm
Daya pompa : P = m x Wp
=
ft.lbflbm 225
, 115
lbms 2769
,
x s
lbf ft
hp .
550 1
Universitas Sumatera Utara
= 0,058
hp Jadi digunakan pompa dengan daya 0,5 hp
LC-14. Pompa -03
Fungsi : Memompa larutan NaOH ke mixing 1
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : P
= 1 atm T
= 30 C
Laju alir massa F = 0,4027 kgjam =
0,000247 lbms
Densitas
= 0,1135 kgm
3
= 0,007 lbmft
3
Viskositas
= 43 cP = 2,8.10
-3
lbmft.s Laju alir volumetrik Q
=
3
lbmft 0,1135
lbms 0,4027
= 0,0348 ft
3
s = 0,000986 m
3
s Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Untuk aliran laminar Nre 2.100, D
i,opt
= 0,363 Q
0,45
0,13
Peters,2004 dengan : D
i,opt
= diameter optimum m = densitas kgm
3
Q = laju volumetrik m
3
s Asumsi aliran laminar, maka diameter pipa pompa :
Desain pompa : Di
,opt
= 0,363 Q
0,45
0,13
= 0,363 0,000986 m
3
s
0,45
0,1135 kgm
3 0,13
= 0,01213 m = 0,04779 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 2003, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 12 in
Schedule number : 40
Universitas Sumatera Utara
Diameter Dalam ID : 0,622 in
= 0,05183 ft = 0,015 m Diameter Luar OD
: 0,84 in Inside sectional area
: 0,00211 ft
2
Kecepatan linear, v = QA =
2 3
ft 0,00211
s ft
0,000986 = 16,4945 fts
Bilangan Reynold : N
Re
=
D
v
= lbmft.s
2,8.10 ft
0,0518 fts
4945 ,
16 lbmft
0070 ,
3 -
3
= 0,21 laminar Untuk pipa commercial steel diperoleh harga
= 4,6.10
-5
Geankoplis,2003 Pada N
Re
= 0,21 maka harga f = 16 0,21
= 76,3139 Geankoplis,2003
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= h
c
= 0,5
c
g v
A A
. 2
1
2 1
2
= 0,5
174 ,
32 1
2 16,4945
1
2
= 2,114 ft.lbflbm
3 elbow 90° = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 30,75
174 ,
32 2
16,4945
2
= 6,3421 ft.lbflbm
1 check valve = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 12,0 174
, 32
2 16,4945
2
= 8,4561 ft.lbflbm
Pipa lurus 60 ft = F
f
= 4f
c
g D
v L
. 2
. .
2
= 476,3139
174 ,
32 .
2 .
051833 ,
16,4945 .
60
2
=1494002,607ft.lbflbm
Universitas Sumatera Utara
1 Sharp edge exit = h
ex
=
c
g v
A A
. .
2 2
2 2
2 1
=
174 ,
32 1
2 4945
, 16
1
2 2
= 4,228 ft.lbflbm
Total friction loss : F
=14.924.023,6 ft.lbflbm Dari persamaan Bernoulli :
2 1
1 2
1 2
2 1
2 2
s
W F
P P
z z
g v
v
Geankoplis,1997 dimana :
v
1
= v
2
P
1
≈ P
2
= 101,325 kPa
P
= 0 ft.lb
f
lb
m
Z = 90 ft Maka :
Ws ft.lbflbm
149023,747 ft.lbflbm
ft 90
s .
lbf lbm
. ft
174 ,
32 fts
174 ,
32
2 2
Ws = 1494113,747 ft.lbflbm
Effisiensi pompa , = 80
Ws =
x Wp 1494113,747
= 0,8 x Wp Wp
= 1867642,184 ft.lbflbm
Daya pompa : P = m x Wp
=
ft.lbflbm 1867642
lbms 000247
,
x s
lbf ft
hp .
550 1
= 0,837
hp Jadi digunakan pompa dengan daya 1 hp
LC-15. Pompa -04
Fungsi : Memompa larutan NaCl ke mixing 1
Jenis : Pompa sentrifugal
Universitas Sumatera Utara
Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : P
= 1 atm T
= 30 C
Laju alir massa F = 85,9521 kgjam =
0,052636 lbms
Densitas
= 0,9693 kgm
3
= 0,060 lbmft
3
Viskositas
= 0,013 cP = 8,74.10
-6
lbmft.s Laju alir volumetrik Q
=
3
lbmft 0,9693
lbms 85,9521
= 0,8698 ft
3
s = 0,0246326 m
3
s Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Untuk aliran turbulen Nre 2.100, D
i,opt
= 0,363 Q
0,45
0,13
Peters,2004 dengan : D
i,opt
= diameter optimum m = densitas kgm
3
Q = laju volumetrik m
3
s Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa :
Desain pompa : Di
,opt
= 0,363 Q
0,45
0,13
= 0,363 88,6744 m
3
s
0,45
0,9693 kgm
3 0,13
= 0,06828 m = 2,6883 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 2003, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal
: 2
12
in Schedule number
: 40 Diameter Dalam ID
: 2,469 in = 0,20 ft = 0,062713 m
Diameter Luar OD : 2,875 in
Inside sectional area : 0,03322 ft
2
Kecepatan linear, v = QA =
2 3
ft 0,03322
s ft
0,8698 = 26,1839 fts
Universitas Sumatera Utara
Bilangan Reynold : N
Re
=
D
v
= lbmft.s
8,74.10 ft
0,20575 fts
1839 ,
26 lbmft
060 ,
6 -
3
= 37.31894 turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga
= 4,6.10
-5
Geankoplis,2003 Pada N
Re
= 37.31894 dan D = 0,000733, dari gambar 2.10-3
maka harga f = 0,0059 Geankoplis,2003
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= h
c
= 0,5
c
g v
A A
. 2
1
2 1
2
= 0,5
174 ,
32 1
2 26,1839
1
2
= 5,3272 ft.lbflbm
3 elbow 90° = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 30,75
174 ,
32 2
26,1839
2
= 31,9636 ft.lbflbm
1 check valve = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 12,0 174
, 32
2 26,1839
2
= 21,309 ft.lbflbm
Pipa lurus 60 ft = F
f
= 4f
c
g D
v L
. 2
. .
2
= 40,0059
174 ,
32 .
2 .
20575 ,
26,1839 .
60
2
=73,362ft.lbflbm
1 Sharp edge exit = h
ex
=
c
g v
A A
. .
2 2
2 2
2 1
=
174 ,
32 1
2 26,1839
1
2 2
= 10,654 ft.lbflbm
Total friction loss : F
= 142,580 ft.lbflbm Dari persamaan Bernoulli :
Universitas Sumatera Utara
2 1
1 2
1 2
2 1
2 2
s
W F
P P
z z
g v
v
Geankoplis,1997 dimana :
v
1
= v
2
P
1
≈ P
2
= 101,325 kPa
P
= 0 ft.lb
f
lb
m
Z = 90 ft Maka :
Ws ft.lbflbm
142,580 ft.lbflbm
ft 90
s .
lbf lbm
. ft
174 ,
32 fts
174 ,
32
2 2
Ws = 232,580 ft.lbflbm
Effisiensi pompa , = 80
Ws =
x Wp 232,580
= 0,8 x Wp Wp
= 290,7261 ft.lbflbm
Daya pompa : P = m x Wp
=
ft.lbflbm 7261
, 290
lbms 05263
,
x s
lbf ft
hp .
550 1
= 0,027
hp Jadi digunakan pompa dengan daya 0,5 hp
LC-16. Pompa -05
Fungsi : Memompa larutan aditif ke mixing 2
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : P
= 1 atm T
= 30 C
Laju alir massa F = 52,8408 kgjam =
0,0323 lbms
Universitas Sumatera Utara
Densitas
= 1,2738 kgm
3
= 0,0795 lbmft
3
Viskositas
= 100 cP = 0,06719
lbmft.s Laju alir volumetrik Q
=
3
lbmft 1,2738
lbms 82,8408
= 0,4069 ft
3
s = 0,01152 m
3
s Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Untuk aliran laminar Nre 2.100, D
i,opt
= 0,363 Q
0,45
0,13
Peters,2004 dengan : D
i,opt
= diameter optimum m = densitas kgm
3
Q = laju volumetrik m
3
s Asumsi aliran laminar, maka diameter pipa pompa :
Desain pompa : Di
,opt
= 0,363 Q
0,45
0,13
= 0,363 0,011523 m
3
s
0,45
1,2738 kgm
3 0,13
= 0,050 m = 1,9789 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 2003, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal
: 2
in Schedule number
: 40 Diameter Dalam ID
: 2,067 in = 0,17225 ft = 0,0525 m
Diameter Luar OD : 2,375 in
Inside sectional area : 0,0233 ft
2
Kecepatan linear, v = QA =
2 3
ft 0,0233
s ft
0,4069 = 17,4642 fts
Bilangan Reynold : N
Re
=
D
v
= lbmft.s
0,067197 ft
0,17225 fts
4642 ,
17 lbmft
79523 ,
3
= 3,56 laminar Untuk pipa commercial steel diperoleh harga
= 4,6.10
-5
Geankoplis,2003 Pada N
Re
= 3,56
Universitas Sumatera Utara
maka harga f = 16 N
RE
Geankoplis,2003 = 4,4943
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= h
c
= 0,5
c
g v
A A
. 2
1
2 1
2
= 0,5
174 ,
32 1
2 17,4642
1
2
= 2,3699 ft.lbflbm
3 elbow 90° = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 30,75
174 ,
32 2
17,4642
2
= 14,2194 ft.lbflbm
1 check valve = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 12,0 174
, 32
2 17,4642
2
= 9,4796 ft.lbflbm
Pipa lurus 60 ft = F
f
= 4f
c
g D
v L
. 2
. .
2
= 44,4943
174 ,
32 .
2 .
17225 ,
17,4642 .
60
2
= 29681,5269 ft.lbflbm
1 Sharp edge exit = h
ex
=
c
g v
A A
. .
2 2
2 2
2 1
=
174 ,
32 1
2 17,4642
1
2 2
= 4,7398 ft.lbflbm
Total friction loss : F
= 29712,3358 ft.lbflbm Dari persamaan Bernoulli :
2 1
1 2
1 2
2 1
2 2
s
W F
P P
z z
g v
v
Geankoplis,1997 dimana :
v
1
= v
2
P
1
≈ P
2
= 101,325 kPa
P
= 0 ft.lb
f
lb
m
Z = 90 ft Maka :
Universitas Sumatera Utara
Ws ft.lbflbm
29712,3358 ft.lbflbm
ft 90
s .
lbf lbm
. ft
174 ,
32 fts
174 ,
32
2 2
Ws = 29802,3358 ft.lbflbm
Effisiensi pompa , = 80
Ws =
x Wp 29802,3358
= 0,8 x Wp Wp
= 37252,9198 ft.lbflbm
Daya pompa : P = m x Wp
=
ft.lbflbm 9198
, 37252
lbms 032359
,
x s
lbf ft
hp .
550 1
= 2,191767
hp Jadi digunakan pompa dengan daya 2,5 hp
LC.17 Pompa 6
Fungsi : Memompa net soap dari mixer 1 ke mixer 2 Jenis
: Screw pump
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : Tekanan
= 1 atm Temperatur
= 85
o
C Laju alir massa F = 538,15 kghari
= 0,3298 lbmsec Densitas
= 1,0775 kgm
3
= 0,0672 lbmft
3
Viskositas
= 4,6 cP = 0,00309 lbmft.s
Laju alir volumetrik,
3 m
m
ft lb
0,06726 sec
lb 0,3298
ρ F
Q 4,90 ft
3
sec
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di
,opt
= 3,9 Q
0,45
0,13
Walas ,1988
Universitas Sumatera Utara
= 3,9 4,90
0,45
0,0672
0,13
= 5,6155 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis 1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 6 in Schedule number
: 40
Diameter Dalam ID : 6,065 in
= 0,505 ft Diameter Luar OD
: 6,625 in = 0,552 ft
Inside sectional area : 0,2006 ft
2
Kecepatan linear, v = QA =
2 3
0,2006 4,90
ft s
ft = 24,441 fts
Bilangan Reynold : N
Re
=
D
v
= lbmft.s
0,0030 5054
0, 24,4418
06726 ,
3
ft s
ft ft
lbm = 268,83 laminar
Untuk Harga Nre 2.100 laminar, maka diperoleh harga : f = 16 N
RE
= 0,0595
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= h
c
= 0,55
2 1
2 1
2
v A
A
= 0,55
174 ,
32 1
2 24,4418
1
2
= 4,6419 ft.lbflbm
3 elbow 90° = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 20,75
174 ,
32 1
2 24,4418
2
= 20,8888 ft.lbflbm
Universitas Sumatera Utara
1 check valve = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 12,0
174 ,
32 1
2 24,4418
2
= 18,5678 ft.lbflbm Pipa lurus 60 ft = F
f
= 4f
c
g D
v L
. 2
. .
2
= 40,05951
174 ,
32 .
2 .
0,5054 4418
24, .
60
2
= 262,3880 ft.lbflbm
1 Sharp edge exit = h
ex
=
c
g v
A A
. .
2 1
2 2
2 1
=
174 ,
32 1
2 24,4418
1
2
= 9,2839 ft.lbflbm
Total friction loss : F = 315,7636 ft.lbflbm
Dari persamaan Bernoulli :
2 1
1 2
1 2
2 1
2 2
s
W F
P P
z z
g v
v
Geankoplis,1997
dimana : v
1
= v
2
P
1
= P
2
Z = 12 ft Maka :
. 7636
, 315
90 .
. 174
, 32
174 ,
32
2 2
s
W lbm
lbf ft
ft s
lbf lbm
ft s
ft Ws = 405,7636 ft.lbflbm
P Effisiensi pompa , = 80
Ws = -
x Wp 405,7636
= 0,80 x Wp Wp
= 507,2044 ft.lbflbm
Universitas Sumatera Utara
Daya pompa : P = m x Wp
= s
lbf ft
hp .
550 1
x ft.lbflbm
507,2044 lbms
0,32981
= 0,30 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,5 Hp
LC-18 Pompa 7
Fungsi : Memompa net soap dari mixer 2 ke evaporator 1 Jenis
: Screw pump
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : Tekanan
= 1 atm Temperatur
= 85
o
C Laju alir massa F = 591,4146 kghari
= 0,3621 lbmsec Densitas
= 1,093 kgm
3
= 0,0682 lbmft
3
Viskositas
= 4,6 cP = 0,00309 lbmft.s
Laju alir volumetrik,
3 m
m
ft lb
0,0682 sec
lb 0,3621
ρ F
Q 5,30 ft
3
sec
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di
,opt
= 3,9 Q
0,45
0,13
Walas ,1988 = 3,9 5,30
0,45
0,0682
0,13
= 5,830 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis 1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 6 in
Universitas Sumatera Utara
Schedule number :
40 Diameter Dalam ID
: 6,065 in = 0,505 ft
Diameter Luar OD : 6,625 in
= 0,552 ft Inside sectional area
: 0,2006 ft
2
Kecepatan linear, v = QA =
2 3
0,2006 5,30
ft s
ft = 26,45926 fts
Bilangan Reynold : N
Re
=
D
v
= lbmft.s
0,0030 5054
0, 26,459
0682 ,
3
ft s
ft ft
lbm = 295,21 laminar
Untuk Harga Nre 2.100 laminar, maka diperoleh harga : f = 16 N
RE
= 0,05419
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= h
c
= 0,55
2 1
2 1
2
v A
A
= 0,55
174 ,
32 1
2 26,4592
1
2
= 5,4398 ft.lbflbm
3 elbow 90° = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 20,75
174 ,
32 1
2 26,4592
2
= 24,4795 ft.lbflbm 1 check valve = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 12,0
174 ,
32 1
2 26,4592
2
= 21,7595 ft.lbflbm Pipa lurus 60 ft = F
f
= 4f
c
g D
v L
. 2
. .
2
= 40,05419
174 ,
32 .
2 .
0,5054 26,4592
. 60
2
Universitas Sumatera Utara
= 280,0098 ft.lbflbm
1 Sharp edge exit = h
ex
=
c
g v
A A
. .
2 1
2 2
2 1
=
174 ,
32 1
2 26,4592
1
2
= 10,8797 ft.lbflbm
Total friction loss : F = 342,5686 ft.lbflbm
Dari persamaan Bernoulli :
2 1
1 2
1 2
2 1
2 2
s
W F
P P
z z
g v
v
Geankoplis,1997
dimana : v
1
= v
2
P
1
= P
2
Z = 90 ft Maka :
. 5686
, 342
90 .
. 174
, 32
174 ,
32
2 2
s
W lbm
lbf ft
ft s
lbf lbm
ft s
ft Ws = 432,5686 ft.lbflbm
P Effisiensi pompa , = 80
Ws = -
x Wp 432,5686
= 0,80 x Wp Wp
= 540,7107 ft.lbflbm
Daya pompa : P = m x Wp
= s
lbf ft
hp .
550 1
x ft.lbflbm
540,7107 lbms
0,3621
= 0,356 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,5 Hp
Universitas Sumatera Utara
LC-19 Pompa 8
Fungsi : Memompa net soap dari evaporator 1 ke evaporator 2 Jenis
: Screw pump Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : Tekanan
= 1 atm Temperatur
= 100
o
C Laju alir massa F = 538,5738 kghari
= 0,3298 lbmsec Densitas
= 1,0907 kgm
3
= 0,0680 lbmft
3
Viskositas
= 4,6 cP = 0,00309 lbmft.s
Laju alir volumetrik,
3 m
m
ft lb
0,0680 sec
0,3298lb ρ
F Q
4,8436 ft
3
sec
Desain pompa : Aliran laminar Di
,opt
= 3,9 Q
0,45
0,13
Walas ,1988 = 3,9 4,8436
0,45
0,0680
0,13
= 5,5936 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis 1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 6 in Schedule number
: 40
Diameter Dalam ID : 6,065 in
= 0,505 ft Diameter Luar OD
: 6,625 in = 0,552 ft
Inside sectional area : 0,2006 ft
2
Kecepatan linear, v = QA =
2 3
0,2006 4,8436
ft s
ft = 24,1460 fts
Bilangan Reynold : N
Re
=
D
v
Universitas Sumatera Utara
= lbmft.s
0,0030 5054
0, 24,1460
0680 ,
3
ft s
ft ft
lbm = 268,83 laminar
Untuk Harga Nre 2.100 laminar, maka diperoleh harga : f = 16 N
RE
= 0,059517
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= h
c
= 0,55
2 1
2 1
2
v A
A
= 0,55
174 ,
32 1
2 24,14603
1
2
= 4,530 ft.lbflbm
3 elbow 90° = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 20,75
174 ,
32 1
2 24,14603
2
= 20,3863 ft.lbflbm 1 check valve = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 12,0
174 ,
32 1
2 24,14603
2
= 18,12118 ft.lbflbm Pipa lurus 60 ft = F
f
= 4f
c
g D
v L
. 2
. .
2
= 40,059517
174 ,
32 .
2 .
0,5054 24,4603
. 60
2
= 256,0685 ft.lbflbm
1 Sharp edge exit = h
ex
=
c
g v
A A
. .
2 1
2 2
2 1
=
174 ,
32 1
2 24,4603
1
2
= 9,0605 ft.lbflbm
Universitas Sumatera Utara
Total friction loss : F = 308,1669 ft.lbflbm
Dari persamaan Bernoulli :
2 1
1 2
1 2
2 1
2 2
s
W F
P P
z z
g v
v
Geankoplis,1997
dimana : v
1
= v
2
P
1
= P
2
Z = 90 ft Maka :
. 1669
, 308
90 .
. 174
, 32
174 ,
32
2 2
s
W lbm
lbf ft
ft s
lbf lbm
ft s
ft Ws = 398,1669 ft.lbflbm
P Effisiensi pompa , = 80
Ws = -
x Wp 398,1669
= 0,80 x Wp Wp
= 497,7086 ft.lbflbm
Daya pompa : P = m x Wp
= s
lbf ft
hp .
550 1
x ft.lbflbm
497,7086 lbms
0,3298
= 0,2984 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,5 Hp
LC-20 Pompa 9
Fungsi : Memompa net soap dari evaporator 2 ke VSC Jenis
: Screw pump Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : Tekanan
= 1 atm
Universitas Sumatera Utara
Temperatur = 110
o
C Laju alir massa F = 575,1252 kghari
= 0,3522 lbmsec Densitas
= 1,0907 kgm
3
= 0,0680 lbmft
3
Viskositas
= 4,6 cP = 0,00309 lbmft.s
Laju alir volumetrik,
3 m
m
ft lb
0,0680 sec
0,3522lb ρ
F Q
5,1724 ft
3
sec
Desain pompa : Aliran laminar Di
,opt
= 3,9 Q
0,45
0,13
Walas ,1988 = 3,9 5,1724
0,45
0,0680
0,13
= 5,7614 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis 1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 6 in Schedule number
: 40
Diameter Dalam ID : 6,065 in
= 0,505 ft Diameter Luar OD
: 6,625 in = 0,552 ft
Inside sectional area : 0,2006 ft
2
Kecepatan linear, v = QA =
2 3
0,2006 5,1724
ft s
ft = 25,7847 fts
Bilangan Reynold : N
Re
=
D
v
= lbmft.s
0,0030 5054
0, 25,7847
0680 ,
3
ft s
ft ft
lbm = 287,08 laminar
Untuk Harga Nre 2.100 laminar, maka diperoleh harga : f = 16 N
RE
= 0,0557
Universitas Sumatera Utara
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= h
c
= 0,55
2 1
2 1
2
v A
A
= 0,55
174 ,
32 1
2 25,7847
1
2
= 5,1650 ft.lbflbm
3 elbow 90° = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 20,75
174 ,
32 1
2 25,7847
2
= 23,2473 ft.lbflbm 1 check valve = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 12,0
174 ,
32 1
2 25,7847
2
= 20,6643 ft.lbflbm Pipa lurus 60 ft = F
f
= 4f
c
g D
v L
. 2
. .
2
= 40,05573
174 ,
32 .
2 .
0,5054 25,7847
. 60
2
= 273,4471 ft.lbflbm
1 Sharp edge exit = h
ex
=
c
g v
A A
. .
2 1
2 2
2 1
=
174 ,
32 1
2 25,7847
1
2
= 10,3321 ft.lbflbm
Total friction loss : F = 332,8569 ft.lbflbm
Dari persamaan Bernoulli :
2 1
1 2
1 2
2 1
2 2
s
W F
P P
z z
g v
v
Geankoplis,1997
dimana : v
1
= v
2
P
1
= P
2
Z = 90 ft
Universitas Sumatera Utara
Maka :
. 8569
, 332
90 .
. 174
, 32
174 ,
32
2 2
s
W lbm
lbf ft
ft s
lbf lbm
ft s
ft Ws = 422,8569 ft.lbflbm
P Effisiensi pompa , = 80
Ws = -
x Wp 422,8569
= 0,80 x Wp Wp
= 528,5712 ft.lbflbm
Daya pompa : P = m x Wp
= s
lbf ft
hp .
550 1
x ft.lbflbm
528,5712 lbms
0,3522
= 0,3384 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,5 Hp
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS
LD-1. Tangki Pelarutan Al
2
SO
4 3
Fungsi : tempat melarutkan alum, Al
2
SO
4 3
Jumlah : 1 buah
Spesifikasi :
1. Tipe : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B
Jumlah air yang diolah : 51.134,7994 kghari = 112.755,6319 lbhari Jumlah alum yang dibutuhkan,
= 2,9691 kghari Lama penampungan untuk persediaan = 30 hari
Banyak alum yang dilarutkan,
= 2,9691 kghari x 30 hari = 89,073 kg
Alum yang digunakan kadarnya 30 berat, dengan sifat-sifat,
Densitas = 1.194,5 kgm
3
= 74,57 lbft
3
pada suhu 27 C, tekanan 1
atm Perry,
1997
Viskositas = 6,72 x 10
-4
lbft.detik Kirk Othmer, 1967 3. Volume Tangki
Tangki yang dipakai adalah silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk datar.
Volume larutan V
2
,
Universitas Sumatera Utara
= 5
, 194
. 1
3 ,
073 ,
89 x
= 0,2486 m
3
Faktor keamanan diambil 10 , Vt
= 0,2486 m
3
x 1,1 = 0,2734 m
3
Dimana, Tinggi tangki : diameter tangki H : D = 3 : 2
Maka, Vt
=
4
x D
2
x H
0,2734 =
4
x D
2
x
D 2
3
0,2734 = 1,1775 D
3
D =
3
1775 ,
1 2734
,
= 0,6146 m = 2,0165 ft
H =
2 3
x 0,6146 m = 0,9219 m = 3,0246 ft 4. Tekanan
Tekanan Operasi, P
operasi
= 14,696 psi Tekanan desain,
P
desain
= 14,696 +
144 1
0246 ,
3 57
, 74
= 15,7426 psi Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B
Maksimum allowed stress, f = 12.750 psi Brownell,1959
Effisiensi sambungan, E = 85 Brownell,1959
Faktor korosi, C = 0,0125 intahun Umur alat, n = 10 tahun
Universitas Sumatera Utara
5. Tebal dinding tangki : t =
6 ,
Cxn P
fxE PxD
Brownell,1959
t = 7426
, 15
6 ,
85 ,
650 .
12 12
0165 ,
2 7426
, 15
x x
x x
+ 0,0125x10
t = 0,0354 in + 0,125 in = 0,1604 in
dipilih tebal
dinding standar 0,2 inchi Pengaduk agitator,
Fungsi : untuk menghomogenkan campuran
Tipe : propeler berdaun tiga
Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut :
Diameter pengaduk, Da = 0,22 x Dt = 0,22 x 2,0165 ft = 0,4431 ft
Jarak propeler dari dasar tangki, E = Da = 0,4431 ft
Kecepatan putaran: 90 rpm
60 90
= 1,5 rps Daya Pengaduk,
Sifat-sifat bahan campuran dalam tangki : Densitas,
ρ = 74,57 lbft
3
Viscositas, μ = 6,72 x 10
-4
lbft.s Kirk Othmer, 1967
Bilangan Reynold, N
Re
=
xNx Da
2
=
4 2
10 72
, 6
4,57 7
x x1,5
4431 ,
x = 32.677,6204
Dari gambar 9.14 Mc. Cabe, 1999 diperoleh nilai Np = 0,3
Universitas Sumatera Utara
Maka daya pengadukan, P
= 550
17 ,
32
3 5
x x
xNpxN Da
= 550
17 ,
32 57
, 74
5 ,
1 3
, 4431
,
3 5
x x
x x
= 0,000007 hp Daya motor, diasumsikan efisiensi motor 80
P
motor
= P
= 80
, 0,000007
= 0,000009 hp Untuk desain dipilih motor dengan daya 0,1 hp
LD-2. Tangki Pelarutan Na
2
CO
3
Fungsi : tempat melarutkan Na
2
CO
3
Jumlah : 1 buah
Spesifikasi :
1. Tipe : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B
Jumlah air yang diolah : 51.134,7994 kghari = 112.755,6319 lbhari Jumlah Na
2
CO
3
yang dibutuhkan, = 1,5736 kghari
Lama penampungan untuk persediaan = 30 hari Banyak Na
2
CO
3
yang dilarutkan,
= 1,5736 kghari x 30 hari = 47,208 kg
Densitas = 1.360,94 kgm
3
= 84,96 lbft
3
pada suhu 27 C, tekanan 1
atm Perry,
1997
Viskositas = 3,02 x 10
-4
lbft.detik Kirk Othmer, 1967
Universitas Sumatera Utara
3. Volume Tangki Tangki yang dipakai adalah silinder tegak dengan tutup atas dan bawah
berbentuk datar. Volume larutan V
2
, =
94 ,
360 .
1 3
, 208
, 47
x = 0,1156 m
3
Faktor keamanan diambil 10 , Vt
= 0,1156 m
3
x 1,1 = 0,1272 m
3
Dimana, Tinggi tangki : diameter tangki H : D = 3 : 2
Maka, Vt
=
4
x D
2
x H
0,1272 =
4
x D
2
x
D 2
3
0,1272 = 1,1775 D
3
D =
3
1775 ,
1 1272
,
= 0,4756 m = 1,5605 ft
H =
2 3
x 0,4756 m = 0,7134 m = 2,3405 ft 4. Tekanan
Tekanan Operasi, P
operasi
= 14,696 psi Tekanan desain,
P
desain
= 14,696 +
144 1
3405 ,
2 96
, 84
= 15,4869 psi
Universitas Sumatera Utara
Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.750 psi
Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 85
Brownell,1959 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun
Umur alat, n = 10 tahun 5. Tebal dinding tangki :
t =
6 ,
Cxn P
fxE PxD
Brownell,1959
t = 4869
, 15
6 ,
85 ,
650 .
12 12
5605 ,
1 4869
, 15
x x
x x
+ 0,0125x10
t = 0,0269 in + 0,125 in = 0,1519 in
dipilih tebal
dinding standar 0,2 inchi Pengaduk agitator,
Fungsi : untuk menghomogenkan campuran
Tipe : propeler berdaun tiga
Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut :
Diameter pengaduk, Da = 0,22 x Dt = 0,22 x 1,5605 ft = 0,3433 ft
Jarak propeler dari dasar tangki, E = Da = 0,3433 ft
Kecepatan putaran: 90 rpm
60 90
= 1,5 rps Daya Pengaduk,
Sifat-sifat bahan campuran dalam tangki : Densitas,
ρ = 84,96 lbft
3
Viscositas, μ = 3,02 x 10
-4
lbft.s Kirk Othmer, 1967
Universitas Sumatera Utara
Bilangan Reynold, N
Re
=
xNx Da
2
=
4 2
10 02
, 3
4,96 8
x x1,5
3433 ,
x = 49.733,2026
Dari gambar 9.14 Mc. Cabe, 1999 diperoleh nilai Np = 0,3 Maka daya pengadukan,
P =
550 17
, 32
3 5
x x
xNpxN Da
= 550
17 ,
32 96
, 84
5 ,
1 3
, 3433
,
3 5
x x
x x
= 0,000023 hp Daya motor, diasumsikan efisiensi motor 80
P
motor
= P
= 80
, 0,000032
= 0,000023 hp Untuk desain dipilih motor dengan daya 0,1 hp
LD-3. Tangki Pelarutan Kaporit
Fungsi : tempat menyimpan kaporit
Jumlah : 1 buah
Spesifikasi :
1. Tipe : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B
Jumlah air yang diolah : 33.004,08 kghari = 72.696,2114 lbhari Jumlah kaporit yang dibutuhkan,
= 0,220 kghari
Universitas Sumatera Utara
Lama penampungan untuk persediaan = 30 hari Banyak kaporit yang dilarutkan,
= 0,220 kghari x 30 hari = 6,6 kg
Densitas = 1.560 kgm
3
= 97,39 lbft
3
pada suhu 27 C, tekanan 1 atm
Perry, 1997
Kaporit dilarutkan dengan konsentrasi 30 berat 3. Volume Tangki
Tangki yang dipakai adalah silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk datar.
Volume larutan V
2
, =
560 .
1 3
, 6
, 6
x = 0,0141 m
3
Faktor keamanan diambil 20 , Vt
= 0,0141 m
3
x 1,2 = 0,0169 m
3
Dimana, Tinggi tangki : diameter tangki H : D = 3 : 2
Maka, Vt
=
4
x D
2
x H
0,0169 =
4
x D
2
x
D 2
3
0,0169 = 1,1775 D
3
D =
3
1775 ,
1 0,0169
= 0,2431 m = 0,7977 ft
H =
2 3
x 0,2431 m = 0,3646 m = 1,1963 ft
Universitas Sumatera Utara
4. Tekanan Tekanan Operasi, P
operasi
= 14,696 psi Tekanan desain,
P
desain
= 14,696 +
144 1
1963 ,
1 39
, 97
= 14,8288 psi Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B
Maksimum allowed stress, f = 12.750 psi Brownell,1959
Effisiensi sambungan, E = 85 Brownell,1959
Faktor korosi, C = 0,0125 intahun Umur alat, n = 10 tahun
5. Tebal dinding tangki : t =
6 ,
Cxn P
fxE PxD
Brownell,1959
t = 8288
, 14
6 ,
85 ,
650 .
12 12
7977 ,
8288 ,
14 x
x x
x
+ 0,0125x10 t = 0,0132 in + 0,125 in
= 0,1382 in dipilih
tebal dinding standar 0,15 inchi
LD-4. Bak Penampungan
Fungsi : tempat menampung air dari sumur pompa
Jumlah : 1 buah
Spesifikasi :
1. Tipe : Bak beton
2. Bahan Konstruksi : Beton
Universitas Sumatera Utara
Massa air yang dibutuhkan untuk 1 hari, = 51.134,7994 kghari
Volume, =
m
=
3
53 ,
996 kghari
4 51.134,799
m kg
= 51,3693 m
3
hari Faktor keamanan, 20
= 1+0,2 x 51,3693 m
3
hari = 61,46432 m
3
hari
Direncanakan : Panjang bak = 3 x lebar bak
Tinggi bak = 2 x lebar bak
Sehingga, volume : = p x l x t = l
3
61,6432 = l
3
l = 3,9503 m Maka,
Panjang bak = 3 x 3,9503 m = 11,8508 m Lebar bak
= 3,9503 m Tinggi bak
= 2 x 3,9503 m = 7,9008 m
LD-5. Klarifier
Fungsi : sebagai tempat untuk memisahkan kontaminan-kontaminan
terlarut dan tersuspensi dari air dengan menambahkan alum yang menyebabkan flokulasi dan penambahan soda abu agar reaksi
alum dengan lumpur dapat terjadi dengan sempurna. Jumlah
: 1 buah
Universitas Sumatera Utara
Spesifikasi :
1. Tipe : continous thickener
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B Jumlah air yang diklarifikasi = 51.134,7994 kghari
Reaksi : Al
2
SO
4 3
+ 6H
2
O 2AlOH
3
+ 3H
2
SO
4
Jumlah Al
2
SO
4 3
yang tersedia = 2,9691 kghari BM Al
2
SO
4 3
= 342 kgkmol Jumlah Al
2
SO
4 3
adalah,
342 9691
, 2
= 0,0086 kmolhari Jumlah AlOH
3
yang terbentuk, 2 x 0,0086 kmolhari = 0,0172 kmolhari
BM AlOH
3
= 78 kgkmol Jumlah
AlOH
3
adalah,
78 0172
,
= 0,0002 kghari Sifat-sifat bahan Perry, 1997:
Densitas AlOH
3
= 2.420 kgm
3
pada suhu 30 C, tekanan 1 atm
Denssitas Na
2
CO
3
= 2.710 kgm
3
Jumlah Na
2
CO
3
diperkirakan sama dengan jumlah AlOH
3
yang terbentuk.
Massa Na
2
CO
3
= 0,0002 kghari
Massa AlOH
3
= 0,0002 kghari Total massa
= 0,0004 kghari
Volume Na
2
CO
3
=
420 .
2 0002
,
= 8,2 x 10
-8
m
3
Universitas Sumatera Utara
Volume AlOH
3
=
710 .
2 0002
,
= 7,3 x 10
-8
m
3
Volume total = 1,56 x 10
-7
m
3
Denssitas partikel
=
7
10 56
, 1
0004 ,
x = 2.564,1025 kgm
3
= 2,5641 grliter 3. Terminal Setting Velocity dari Hk. Stokes
Ut =
18
2
g x
D
s
Ulrich,
1984 Dimana,
D = diameter partikel = 20 mikron = 0,002 cm Perry, 1997
ρ = densitas air = 0,999 grliter
ρ
s
= densitas partikel = 2,5641 grliter μ
= viscositas air = 0,007 grcm.s Kern, 1950 g
= percepatan gravitasi = 980 grcm
2
Sehingga setting velocity,
Ut = 007
, 18
980 999
, 5641
, 2
002 ,
2
x x
= 0,04869 msek
4. Diameter Klarifier
D =
12 2
25 ,
CxKxm
Brown, 1978
Dimana, C
= kapasitas
klarifier = 57.613,6680 kghari 112.340,3161
Universitas Sumatera Utara
lbhari K
= konstanta pengendapan = 995 m
= putaran motor direncanakan 1,5 rpm D
= diameter klarifier, ft Maka diameter klarifier,
D =
12 2
5 ,
1 995
3161 ,
340 .
112
25 ,
x x
= 7,9739 ft Tinggi klarifier = 1,5 x D
H = 1,5 x 7,9739 ft = 11,9609 ft
Tinggi konis,
h = 0,33 x 11,9609 ft = 3,9471 ft
5. Waktu Pengendapan t
=
3600 0487
, 48
, 30
9609 ,
11 3600
48 ,
30 x
x x
U Hx
t
= 2,0794 jam 6. Daya Klarifier
Wk =
xt xm
D xHx
D 415
27
2 2
4
=
0794 ,
2 415
5 ,
1 9739
, 7
27 9609
, 11
9739 ,
7
2 2
4
x x
x x
= 2,6471
hp
7. Tebal dinding klarifier Tekanan cairan dalam klarifier,
P =
P operasi
+ ρgh
= 14,696 psi + 0,995 grcm
3
x 980 cms
2
x 364,5727 cm = 14,696 psi + 3.554,948 dynecm
2
Universitas Sumatera Utara
= 14,7473
psi Maka,
t =
6 ,
Cxn P
fxE PxD
Brownell,1959
t = 7473
, 14
6 ,
85 ,
650 .
12 12
9739 ,
7 7473
, 14
x x
x x
+ 0,0125x10
t = 0,1313 in + 0,125 in = 0,2563 in
dipilih tebal
dinding standar 0,3 inchi
LD-6. Sand Filter
Fungsi : menyaring kotoran-kotoran air dari klarifier
Jumlah : 1 buah
Spesifikasi :
1. Tipe : silinder tegak dengan tutup segmen bola
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B Direncanakan volume bahan penyaring 0,3 dari volume tangki.
Media penyaring adalah : o
Lapisan I pasir halus o
Lapisan II antrasit o
Lapisan batu grafel Laju alir massa = 51.134,7994 kghari = 112.755,6319 lbhari
Sand filter yang dirancang untuk penampungan 1 hari operasi 3. Volume tangki
Volume air,
Universitas Sumatera Utara
= 2
, 62
6319 ,
755 .
112 = 1.812,7915 ft
3
Faktor keamanan 10, Volume
tangki, = 1,1 x 1.812,7915 ft
3
= 1.994,0707 ft
3
Sand filter dirancang sebanyak 2 unit dengan kapasitas 997,0353 ft
3
Direncanakan tinggi tangki, H = 2 x D Volume
= ¼ π x D
2
x H = ½ π x D
3
997,0353 = ½
π x D
3
D =
3
14 ,
3 0353
, 997
2x
= 8,5955 ft = 2,6199 m H
= 2 x 2,6199 m = 5,2399 m = 17,1909 ft Tinggi total tangki,
= 3,623 ft + 17,1909 ft = 20,8139 ft 4. Tekanan
P = P operasi +
ρgh = 14,696 psi + 0,995 grcm
3
x 980 cms
2
x 523,99 cm = 14,696 psi + 7,3686 psi
= 22,0646 psi
5. Tebal Dinding t =
6 ,
Cxn P
fxE PxD
Brownell,1959
t = 0646
, 22
6 ,
85 ,
650 .
12 12
5955 ,
8 0646
, 22
x x
x x
+ 0,0125x10
Universitas Sumatera Utara
t = 0,2119 in + 0,125 in = 0,3369 in
dipilih tebal
dinding standar 0,35 inchi
LD-7. Menara Air
Fungsi : menampung air untuk didistribusikan sebagai air domestik dan air
umpan ketel Jumlah
: 1 buah Spesifikasi
: 1. Tipe
: silinder tegak dengan tutup segmen bola 2. Bahan Konstruksi : fiber glass
Laju alir massa = 51.134,7994 kghari = 112.755,6319 lbhari Direncanakan untuk menampung air selama 1 hari.
Banyak air yang ditampung, =
9 ,
995 57.613,668
= 51,4018 m
3
Faktor keamanan 10 Maka volume menara,
= 1,1 x 51,4018 m
3
= 56,5419 m
3
Didesain 4 tangki menara air dengan volume 14,1355 m
3
Diambil tinggi tangki, H =
2 3
x D Volume
= ¼ π x D
2
x H = 1,1775 x D
3
14,1355 = 1,1775 x D
3
Universitas Sumatera Utara
D =
3
1775 ,
1 1355
, 14
= 2,2869 m = 7,5029 ft
H =
2 3
x 2,2869 m = 3,4303 m = 11,2543 ft
LD-8. Cooling Tower
Fungsi : mendinginkan air pendingin bekas
Jumlah : 1 unit
Jenis :
mechanical induced draft Laju alir massa air pendingin bekas = 165.396,2946kghari = 196.733,4267 lbhari
Suhu air pendingin masuk = 50 C = 147,6 0F
Suhu air pendingin keluar = 25 C = 102,6
F Wet bulb temperatur udara = 80
F Dari fig. 12-14. Perry, 1997 diperoleh konsentrasi air 0,75 gpmft
2
Laju alir air pendingin, =
9 ,
995 46
165.396,29 = 89,6847 m
3
hari = 0,0623 m
3
menit = 0,0623 m
3
menit x 264,17 gallonm
3
= 16,4528 gpm Factor keamanan 20
Laju air pendingin, = 1,2 x 16,4528 gpm = 19,7434 gpm
Luas menara yang dibutuhkan, =
75 ,
7434 ,
19 = 26,3245 ft
2
Universitas Sumatera Utara
Diambil performance menara pendingin 90, dari fig. 12-15. Perry, 1997 diperoleh tenaga kipas 0,03 hpft
2
Daya yang diperlukan untuk menggerakkan kipas, = 0,03 hpft
2
x 26,3245 ft
2
= 0,7897 hp Dimensi menara,
Panjang = 2 x lebar,
Lebar =
tinggi Maka,
V = p x l x t
= 2 x l
3
89,6847 = 2 x l
3
l =
3
2 89,6847
= 3,5527 m Sehingga,
Panjang = 7,1055 m
Tinggi =
3,5527 m
LD-9. Pompa P-01
Fungsi : Mengalirkan air ke bak penampungan
Type :
Pompa sentrifugal
Laju alir massa, F
= 51.134,7994 kgjam x 2,2046 lbkg x 2,7778 x 10
-4
jams = 31,2336 lbs
Densitas,
Universitas Sumatera Utara
ρ = 62,2 lbft
3
Perry, 1997
Viskositas, µ
= 8,9 cp x 6,7197 x 10
-4
lbft.s = 0,0059 lbft.s Kern, 1965
Kecepatan aliran, Q
= F
=
3
2 ,
62 2336
, 31
ft lb
s lb
= 0,502
ft
3
s Perencanaan pompa :
Diameter pipa ekonomis De dihitung dengan persamaan : De
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
Foust,1979 = 3,9 0,502
0,45
62,2
0,13
= 4,8936 in Dipilih material pipa commercial steel 6 in schedule 40, dengan :
Diameter dalam ID
= 6,065 in = 0,5054 ft
Diameter luar OD = 6,625 in = 0,5521 ft
Luas Penampang pipa A
= 28,9 in
2
= 0,2007 ft
2
Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa, V
=
A Q
= 2007
, 502
,
= 2,5012 fts Sehingga,
Bilangan Reynold, N
Re
= VD
= 0059
, 5054
, 5012
, 2
2 ,
62 x
x
Universitas Sumatera Utara
= 14.040,6113
Material pipa merupakan bahan commercial steel maka diperoleh harga-harga sebagai berikut :
ε = 4,6 x 10
-5
m = 1,5092 x 10
-4
ft εD = 1,5092 x 10
-4
ft0,5054 ft = 0,0002 dari grafik 5-9. Mc.Cabe, 1999 diperoleh f = 0,017
Panjang eqivalen total perpipaan ΣL
Pipa lurus L
1
= 25,888
ft
1 buah gate valve fully open LD = 13, L
2
= 1 x 13 x 0,5054 ft = 6,5702 ft
3 buah elbow 90
LD = 30, L
3
L
3
= 3 x 30 x 0,5054 ft = 30,324 ft
1 buah sharp edge entrance K = 0,5
LD = 25, L
4
= 1 x 25 x 0,5054 ft = 12,635 ft
1 buah sharp edge exit K = 1; LD = 47
L
5
= 1 x 47 x 0,5054 ft = 23,754 ft
Total panjang ekuivalen ΣL = L
1
+ L
2
+ L
3
+ L
4
+ L
5
= 25,888 + 6,5702 + 30,324 + 12,635 + 23,754 ft =
99,1712 ft
Friksi Σf,
Σf = xgcxD
L x
fxV 2
2
=
5054 ,
17 ,
32 2
1712 ,
99 5012
, 2
017 ,
2
x x
x x
= 0,3243 ft.lb
f
lb
m
Kerja Pompa W,
Universitas Sumatera Utara
Persamaan Bernouli
f W
xgc V
V Z
Z P
P
2
2 1
2 1
2 1
P
1
= P
2
, V
1
= V
2
= 0, Z
1
= 0 dan Z
2
= 25,888 -25,888 + W = 0,3243
W
f
= 0,3243 + 25,888 = 26,2123 lb.ftjam Daya,
W
s
=
550
WfxQx
=
550 2
, 62
502 ,
26,2123 x
x
= 1,4881 hp Jika efisiensi pompa,
η = 80 dan efisiensi motor, η
m
= 75 P =
m
x Ws
= 75
, 8
, 1,4881
x = 2,4802 hp
Jadi digunakan pompa dengan daya 2,5 hp.
Unit Pengolahan Limbah 1. Bak Penampung
Fungsi : Tempat menampung air buangan limbah
sementara Bahan konstruksi
: Beton kedap air Jumlah
: 1
unit Kondisi Operasi
: Temperatur
= 30
C Tekanan
= 1 atm Perhitungan perencanaan bak penampung :
Laju volumetrik air buangan, Q = 0,570 m
3
jam Waktu penampungan air buangan
= 10 hari Volume air buangan
= 0,570 m
3
jam x 24 jamhari x 10 hari = 136,86 m
3
Universitas Sumatera Utara
Bak terisi 80, maka volume bak = 8
, 136,86
3
m = 171 m
3
Direncanakan ukuran bak, sebagai berikut: - Panjang bak p
= 3 x lebar l - Tinggi bak t
= lebar bak l - Luas bak penampung L = panjang bak p x lebar bak l
Sehingga: Volume bak = p x l x t
210 m
3
= 3.l x l x l Lebar bak l =
3 1
3
3 171
m = 3,8433 m
Maka: Panjang bak p
= 3 x 3,8433 m = 11,53 m Tinggi bak t
= 3,8433 m
Dimana: Faktor kelonggaran bak sebesar 0,5 m diatas permukaan air
Metcalf Eddy,
2003
Sehingga: Panjang bak p
= 3,8433 + 0,5 m Luas bak L
= 11,53 m x 4,3433 m =
50,078 m
2
2. Pompa Bak Penampung
Fungsi : Memompakan air limbah dari bak penampung ke
bak sedimentasi Jenis :
Centrifugal pump Bahan konstruksi
: Commercial steel Jumlah
: 1 unit Kondisi operasi
: Temperatur = 30
C
Universitas Sumatera Utara
Tekanan = 1 atm Laju volumetrik, Q = 0,570 m
3
jam = 2,65.10
-4
m
3
s =
0,7.10
-2
ft
3
s Densitas air pada 30
C, ρ
= 995,68 kgm
3
Geankoplis,2003 = 62,16 lbmft
3
= 0,036 lbmin
3
Viskositas air pada 30 C, µ = 0,8007 cP Geankoplis, 2003
= 0,0005 lbmft.s Perhitungan perencanaan pompa :
a. Bilangan reynold N
Re
• Diameter pipa ekonomis : Dopt = 0,363 Q
0,45
ρ
0,13
Peters Timmerhaus, 2004 =
0,363 2,65.10
-4
m
3
s
0,45
x 995,68 kgm
3 0,13
= 0,02 m = 0,7874 in Dipilih material pipa commercial steel 12 in schedule 40, dengan:
• Diameter dalam ID = 0,622 in = 0,0518 ft
• Diameter luar OD = 0,84 in = 0,07 ft
• Luas penampang = 0,0021 ft
2
• Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa : v =
2
2
0021 ,
10 .
7 ,
ft s
ft A
Q 3,3333 fts
Sehingga : N
Re
=
s ft
lbm ft
x x
ft lbm
. 0005
, 0518
, fts
3,3333 16
, 62
ID .
V .
3
= 21.465,92 Faktor gesekan f
= 0,0056 +
32 ,
5 ,
Nre Geankoplis,2003
= 0,0056 +
0261 ,
92 ,
465 .
21 5
,
32 ,
b.
Panjang pipa ekivalen total ΣL
• Panjang pipa lurus, L
1
= 10 cm = 32.81 ft • 1 buah gate valve fully open; LD = 13
Universitas Sumatera Utara
L
2
= 1 x 13 x 0,172 = 2,236 ft • 2 buah standard elbow 90
; LD = 30 L
3
= 2 x 30 x 0,172 = 2,332 ft • 1 buah sharp edge exit; K = 1,0 ; LD = 54 App.C-2q,Foust,1980
L
5
= 1,0 x 54 x 0,172 = 9,288 ft Panjang pipa total
ΣL = 32,81 + 2,236 + 10,32 + 2,322 + 9,288 ft = 56,976 ft
c. Total friksi
ΣF ΣF =
05018 ,
174 ,
32 2
976 ,
56 3333
, 1
0261 ,
4 .
2 .
. .
4
2 2
x x
x ID
gc L
V f
= 3,1724 ft.lblbm. d. Kerja
yang diperlukan:
. 2
1 2
1 2
2 1
2 2
Wr
F P
P g
Z Z
g g
v v
c c
Geankoplis,2003
Dimana : Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
2
2
gc
v
Tinggi pemompaan
Z
= 3m = 9,843 ft = 118,11 in P
1
= 1 atm = 2.116,3594 lbfft
2
= 14,696 lbfin
2
= 14,696 psia P
hidrolik
= in
ik lbf
ft lbm
ik ft
x in
lbm z
gc g
11 ,
118 det
. .
174 ,
32 det
174 ,
32 036
, .
.
2 2
3
=
4,2519 lbfin
2
= 4,2519 psia P
2
= P
hidrolik
+ P
1
= 4,2519 + 14,696 psia = 18,9479 psia = 18,9479 lbin
2
= 2.730,6903 lbfft
2
lbm lbf
ft ft
lbm ft
lbf P
P .
8830 ,
9 16
, 62
3594 ,
116 .
2 6903
, 730
. 2
2 2
1 2
Sehingga persamaan Bernauli menjadi:
-Wr =
F P
P gc
g Z
1 2
Universitas Sumatera Utara
= 9,843 ft x lbm
lbf ft
s lbf
ft lbm
s ft
. 1724
, 3
8830 ,
9 .
. 174
, 32
174 ,
32
2 2
= 22,8984
ft.lbflbm e.
Power pompa P Ws = -Wr x Q x
ρ = 22,8984 ft.lbflbm x 2.10
-4
ft
3
s x 62,16 lbmft
3
= 0,2847 ft.lbfs = 5.10
-4
hp Jika Efisiensi pompa,
η = 80 Sehingga
: Tenaga pompa yang dibutuhkan, P =
hp hp
Ws
4 4
10 .
6 8
, 10
. 5
Maka dipilih pompa yang berdaya motor ½ hp atau 0,5 hp
3. Bak Sedimentasi Awal
Fungsi : Menghilangkan padatan dengan cara pengendapan
Bahan konstruksi : Beton kedap air
Jumlah :
1 unit
Kondisi Operasi :
Temperatur =
30 C
Tekanan = 1 atm
Perhitungan perencanaan bak penampung : Laju volumetrik air buangan, Q = 0,956 m
3
jam = 16,8 hari
3
hari Waktu tinggal air limbah
= 2 jam = 0,0833 hari Volume air buangan
= 16,8 hari
3
hari x 0,0833 hari = 1,3994 m
3
Bak terisi 80, maka volume bak = 8
, 1,3994
3
m = 1,7492 m
3
Direncanakan ukuran bak, sebagai berikut: - Panjang bak p
= 3 x lebar l - Tinggi bak t
= lebar bak l - Luas bak penampung L = panjang bak p x lebar bak l
Sehingga:
Universitas Sumatera Utara
Volume bak = p x l x t 1,7492 m
3
= 3.l x l x l Lebar bak l =
3 1
3
3 m
1,7492
= 0,8354 m
Maka: Panjang bak p
= 3 x 0,8354 m = 2,5063 m Tinggi bak t
= 0,8354 m Dimana:
Faktor kelonggaran bak sebesar 0,5 m diatas permukaan air Metcalf Eddy, 2003
Sehingga: Tinggi bak t
= 0,8354+ 0,5 m =
1,3354 m
Luas bak L = 2,5063 m x 0,8354 m
= 2,0938
m
2
4. Pompa Bak Sedimentasi Awal
Fungsi : Memompakan air limbah dari bak bak sedimentasi
awal ke dak sedimentasi Jenis :
Centrifugal pump Bahan konstruksi
: Commercial steel Jumlah
: 1 unit Kondisi operasi
: Temperatur = 30
C Tekanan = 1 atm
Laju volumetrik, Q = 0,956 m
3
jam = 2,65.10
-4
m
3
s =
0,7.10
-2
ft
3
s Densitas air pada 30
C, ρ
= 995,68 kgm
3
Geankoplis,2003 = 62,16 lbmft
3
= 0,036 lbmin
3
Viskositas air pada 30 C, µ = 0,8007 cP Geankoplis, 2003
= 0,0005 lbmft.s Perhitungan perencanaan pompa :
Universitas Sumatera Utara
a. Bilangan reynold N
Re
• Diameter pipa ekonomis : Dopt = 0,363 Q
0,45
ρ
0,13
Peters Timmerhaus, 2004 =
0,363 2,65.10
-4
m
3
s
0,45
x 995,68 kgm
3 0,13
= 0,02 m = 0,7874 in Dipilih material pipa commercial steel 12 in schedule 40, dengan:
• Diameter dalam ID = 0,622 in = 0,0518 ft
• Diameter luar OD = 0,84 in = 0,07 ft
• Luas penampang = 0,0021 ft
2
• Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa : v =
2
2
0021 ,
10 .
7 ,
ft s
ft A
Q 3,3333 fts
Sehingga : N
Re
=
s ft
lbm ft
x x
ft lbm
. 0005
, 0518
, fts
3,3333 16
, 62
ID .
V .
3
= 21.465,92 Faktor gesekan f
= 0,0056 +
32 ,
5 ,
Nre Geankoplis,2003
= 0,0056 +
0261 ,
92 ,
465 .
21 5
,
32 ,
b.
Panjang pipa ekivalen total ΣL
• Panjang pipa lurus, L
1
= 10 cm = 32.81 ft • 1 buah gate valve fully open; LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 0,172 = 2,236 ft • 2 buah standard elbow 90
; LD = 30 L
3
= 2 x 30 x 0,172 = 2,332 ft • 1 buah sharp edge exit; K = 1,0 ; LD = 54 App.C-2q,Foust,1980
L
5
= 1,0 x 54 x 0,172 = 9,288 ft Panjang pipa total
ΣL = 32,81 + 2,236 + 10,32 + 2,322 + 9,288 ft = 56,976 ft
c. Total friksi
ΣF
Universitas Sumatera Utara
ΣF = 05018
, 174
, 32
2 976
, 56
3333 ,
1 0261
, 4
. 2
. .
. 4
2 2
x x
x ID
gc L
V f
= 3,1724 ft.lblbm. d. Kerja
yang diperlukan:
. 2
1 2
1 2
2 1
2 2
Wr
F P
P g
Z Z
g g
v v
c c
Geankoplis,2003
Dimana : Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
2
2
gc
v
Tinggi pemompaan
Z
= 3m = 9,843 ft = 118,11 in P
1
= 1 atm = 2.116,3594 lbfft
2
= 14,696 lbfin
2
= 14,696 psia P
hidrolik
= in
ik lbf
ft lbm
ik ft
x in
lbm z
gc g
11 ,
118 det
. .
174 ,
32 det
174 ,
32 036
, .
.
2 2
3
=
4,2519 lbfin
2
= 4,2519 psia P
2
= P
hidrolik
+ P
1
= 4,2519 + 14,696 psia = 18,9479 psia = 18,9479 lbin
2
= 2.730,6903 lbfft
2
lbm lbf
ft ft
lbm ft
lbf P
P .
8830 ,
9 16
, 62
3594 ,
116 .
2 6903
, 730
. 2
2 2
1 2
Sehingga persamaan Bernauli menjadi:
-Wr =
F P
P gc
g Z
1 2
= 9,843 ft x lbm
lbf ft
s lbf
ft lbm
s ft
. 1724
, 3
8830 ,
9 .
. 174
, 32
174 ,
32
2 2
= 22,8984
ft.lbflbm e.
Power pompa P Ws = -Wr x Q x
ρ = 22,8984 ft.lbflbm x 2.10
-4
ft
3
s x 62,16 lbmft
3
= 0,2847 ft.lbfs = 5.10
-4
hp Jika Efisiensi pompa,
η = 80 Sehingga
:
Universitas Sumatera Utara
Tenaga pompa yang dibutuhkan, P = hp
hp Ws
4 4
10 .
6 8
, 10
. 5
Maka dipilih pompa yang berdaya motor ½ hp atau 0,5 hp
5. Bak Netralisasi
Fungsi : Tempat menetralkan pH
Bahan konstruksi : Beton kedap air
Jumlah :
1 unit
Kondisi Operasi :
Temperatur =
30 C
Tekanan = 1 atm
Perhitungan perencanaan bak penampung : Laju volumetrik air buangan, Q = 0,956 m
3
jam = 16,8 hari
3
hari = 16.800 literjam Kebutuhan
Na
2
CO
3
= 0,15 mg30 ml = 1,5.10
-7
kg0,03 liter Lab.Analisa
MIPA USU,1999
Na
2
CO
3
yang digunakan = 16.800 literhari x 1,5.10
-7
kg0,03 liter = 0,084 kghari = 0,0035 kgjam
Waktu Penampungan = 1 hari
Volume air limbah,V = 16,8 hari
3
hari x 1 hari = 16,8 m
3
Bak terisi 80, maka volume bak = 8
, 16,84
3
m = 21 m
3
Direncanakan ukuran bak, sebagai berikut: - Panjang bak p
= 3 x lebar l - Tinggi bak t
= lebar bak l - Luas bak penampung L = panjang bak p x lebar bak l
Sehingga: Volume bak = p x l x t
21 m
3
= 3.l x l x l Lebar bak l =
3 1
3
3 m
21
= 1,9124 m
Universitas Sumatera Utara
Maka: Panjang bak p
= 3 x 1,9124 m = 5,7388 m Tinggi bak t
= 1,9124 m Dimana:
Faktor kelonggaran bak sebesar 0,5 m diatas permukaan air Metcalf Eddy, 2003
Sehingga: Tinggi bak t
= 1,9124+ 0,5 m =
2,4129 m
Luas bak L = 5,7388 m x 1,9124 m
= 10,9777
m
2
6. Pompa Netralisasi
Fungsi : Memompakan air limbah dari bak netralisasi ke
bak sedimentasi akhir Jenis :
Centrifugal pump Bahan konstruksi
: Commercial steel Jumlah
: 1 unit Kondisi operasi
: Temperatur = 30
C Tekanan = 1 atm
Laju volumetrik, Q = 0,956 m
3
jam = 2,65.10
-4
m
3
s =
0,7.10
-2
ft
3
s Densitas air pada 30
C, ρ
= 995,68 kgm
3
Geankoplis,2003 = 62,16 lbmft
3
= 0,036 lbmin
3
Viskositas air pada 30 C, µ = 0,8007 cP Geankoplis, 2003
= 0,0005 lbmft.s Perhitungan perencanaan pompa :
a. Bilangan reynold N
Re
• Diameter pipa ekonomis : Dopt = 0,363 Q
0,45
ρ
0,13
Peters Timmerhaus, 2004 =
0,363 2,65.10
-4
m
3
s
0,45
x 995,68 kgm
3 0,13
Universitas Sumatera Utara
= 0,02 m = 0,7874 in Dipilih material pipa commercial steel 12 in schedule 40, dengan:
• Diameter dalam ID = 0,622 in = 0,0518 ft
• Diameter luar OD = 0,84 in = 0,07 ft
• Luas penampang = 0,0021 ft
2
• Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa : v =
2
2
0021 ,
10 .
7 ,
ft s
ft A
Q 3,3333 fts
Sehingga : N
Re
=
s ft
lbm ft
x x
ft lbm
. 0005
, 0518
, fts
3,3333 16
, 62
ID .
V .
3
= 21.465,92 Faktor gesekan f
= 0,0056 +
32 ,
5 ,
Nre Geankoplis,2003
= 0,0056 +
0261 ,
92 ,
465 .
21 5
,
32 ,
b.
Panjang pipa ekivalen total ΣL
• Panjang pipa lurus, L
1
= 10 cm = 32.81 ft • 1 buah gate valve fully open; LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 0,172 = 2,236 ft • 2 buah standard elbow 90
; LD = 30 L
3
= 2 x 30 x 0,172 = 2,332 ft • 1 buah sharp edge exit; K = 1,0 ; LD = 54 App.C-2q,Foust,1980
L
5
= 1,0 x 54 x 0,172 = 9,288 ft Panjang pipa total
ΣL = 32,81 + 2,236 + 10,32 + 2,322 + 9,288 ft = 56,976 ft
c. Total friksi
ΣF ΣF =
05018 ,
174 ,
32 2
976 ,
56 3333
, 1
0261 ,
4 .
2 .
. .
4
2 2
x x
x ID
gc L
V f
= 3,1724 ft.lblbm. d. Kerja
yang diperlukan:
Universitas Sumatera Utara
. 2
1 2
1 2
2 1
2 2
Wr
F P
P g
Z Z
g g
v v
c c
Geankoplis,2003
Dimana : Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
2
2
gc
v
Tinggi pemompaan
Z
= 3m = 9,843 ft = 118,11 in P
1
= 1 atm = 2.116,3594 lbfft
2
= 14,696 lbfin
2
= 14,696 psia P
hidrolik
= in
ik lbf
ft lbm
ik ft
x in
lbm z
gc g
11 ,
118 det
. .
174 ,
32 det
174 ,
32 036
, .
.
2 2
3
=
4,2519 lbfin
2
= 4,2519 psia P
2
= P
hidrolik
+ P
1
= 4,2519 + 14,696 psia = 18,9479 psia = 18,9479 lbin
2
= 2.730,6903 lbfft
2
lbm lbf
ft ft
lbm ft
lbf P
P .
8830 ,
9 16
, 62
3594 ,
116 .
2 6903
, 730
. 2
2 2
1 2
Sehingga persamaan Bernauli menjadi:
-Wr =
F P
P gc
g Z
1 2
= 9,843 ft x lbm
lbf ft
s lbf
ft lbm
s ft
. 1724
, 3
8830 ,
9 .
. 174
, 32
174 ,
32
2 2
= 22,8984
ft.lbflbm e.
Power pompa P Ws = -Wr x Q x
ρ = 22,8984 ft.lbflbm x 2.10
-4
ft
3
s x 62,16 lbmft
3
= 0,2847 ft.lbfs = 5.10
-4
hp Jika Efisiensi pompa,
η = 80 Sehingga
: Tenaga pompa yang dibutuhkan, P =
hp hp
Ws
4 4
10 .
6 8
, 10
. 5
Maka dipilih pompa yang berdaya motor ½ hp atau 0,5 hp
Universitas Sumatera Utara
7. Tangki Sedimentasi
Fungsi :
Mengendapkan flok
biologis dari tangki netralisasi Bahan konstruksi
: Beton kedap air Jumlah
: 1
unit Kondisi
operasi : Temperatur = 30
C Tekanan = 1 atm
Laju volumetrik air buangan = 0,9094 m
3
jam = 0,0378 m
3
hari Diperkirakan
kecepatan overflow maksimum = 33 m
3
hari Perry,1997
Waktu tinggal = 2 jam = 0,083 hari
Volume bak V = 0,0378 m
3
hari x 0,083 hari = 0,0031 m
3
Luas tangki A = 0,0378 m
3
hari 33 m
3
hari =
0,0008 m
2
A = ¼ π D
2
D = 4A π
12
= 4 x 0,0008 3,14
12
= 0,0319 m Kedalaman tangki, H = VA = 0,0031 0,0008 = 2,875 m
LAMPIRAN E
Universitas Sumatera Utara
PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI
Dalam pra rancangan pabrik Nodle Soap digunakan asumsi sebagai berikut:
Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Kapasitas maksimum adalah 4.500 tontahun.
Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchased- equipment delivered Peters dkk,2004.
Harga alat disesuaikan dengan basis 4 Maret 2011. dimana nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah US 1 = Rp 8.900,- Bank Mandiri, 4 Maret 2011.
LE-1. Modal Investasi Tetap 1. Modal Investasi Tetap Langsung MITL
1.1. Biaya Tanah Lokasi Pabrik
