Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 2,1811 m

b. Diameter tangki Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi, D : H = 3 : 4 3 3 2 3 2 πD 3 1 m 8652 , 10 D 3 4 πD 4 1 m 10,8652 H πD 4 1 V =       = = Maka: D = 2,1811 m H = 2,9081 m

c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 2,1811 m

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup D : H = 4 : 1 Tinggi tutup = × 4 1 2,1811 = 0,5452 m Tinggi tangki total = 2,9081 + 20,5452 = 3,9985 m d. Tebal shell dan tutup tangki Tinggi penyaring = × 4 1 3,9985 = 0,9996 m Tinggi cairan dalam tangki = m 3,9985 m 10,8652 m 6,8078 3 3 × = 2,5053 m P hidro = ρ × g × h = 996,24 kgm 3 × 9,8 mdet 2 × 2,5053 m = 24,4567 kPa P penyaring = ρ × g × l = 2089,5 kgm 3 × 9,8 mdet 2 × 0,9996 m = 20,4689 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P T = 24,4567 kPa + 20,4689 kPa + 101,325 kPa = 146,2506 kPa Faktor kelonggaran = 5 Maka, P design = 1,05 × 146,2506 kPa = 153,5631 kPa Universitas Sumatera Utara Joint efficiency = 0,8 Brownell Young, 1959 Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa Tebal shell tangki: in 0,0946 m 0,0024 Pa 153,5631k 1,2 0,8 kPa 87218,714 2 m 2,1811 kPa 153,5631 1,2P 2SE PD t = = × − × × × = − = Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0946 in + 0,125 in = 0,2196 in Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup ¼ in. LD.11 Pompa Filtrasi PU-05 Fungsi : Memompa air dari Clarifier ke Sand Filter Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi: Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi: - Temperatur = 28 °C - Densitas air ρ = 996,24 kgm 3 = 62,1936 lb m ft 3 Geankoplis, 2003 - Viskositas air µ = 0,8360 cP = 0,0006 lb m ft ⋅jam Geankoplis, 2003 Laju alir massa F = 9042,9130 kgjam = 5,538 lb m detik Debit airlaju alir volumetrik, 3 m m ft lb 62,1936 detik lb 5,538 ρ F Q = = = 0,089 ft 3 s = 0,0025 m 3 s Desain pompa Di ,opt = 0,363 Q 0,45 ρ 0,13 Peters Timmerhaus, 1991 Universitas Sumatera Utara = 0,363 × 0,0025 m 3 s 0,45 × 996,24 kgm 3 0,13 = 0,0601 m = 2,3685 in Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 2½ in - Schedule number : 80 - Diameter Dalam ID : 2,323 in = 0,1936 ft = 0,0855 m - Diameter Luar OD : 2,875 in = 0,1979 ft - Luas penampang dalam A t : 0,02942 ft 2 Kecepatan linier : v = A Q = 2 3 02942 , 089 , ft s ft = 3,0251 fts Bilangan Reynold : N Re = µ ρ D v × × = lbmft.s 0,0006 ft 2805 , s ft 0251 , 3 ft lbm 1936 , 62 3 = 87957,85 Karena N Re 2.100, maka aliran dalam pipa adalah aliran turbulen. Dari Gbr. 2.10-3, Geankoplis, 2003 : - Untuk pipa commercial steel, diperole h: ε = 0,000046 - Untuk N Re = 87957,85 dan D ε = 0,0005, diperoleh f = 0,005 Friction loss: 1 Sharp edge entrance: h c = 0,5 α 2 1 2 1 2 v A A     − = 174 , 32 1 2 0,0849 1 5 , 2 − = 0,000056 ft.lbflbm 3 elbow 90°: h f = n.Kf. c g v . 2 2 = 30,75 174 , 32 2 0,0849 2 = 0,00025 ft.lbflbm 1 check valve: h f = n.Kf. c g v . 2 2 = 12 174 , 32 2 0,0849 2 = 0,00022 ft.lbflbm Pipa lurus 25 ft: F f = 4f c g D v L . 2 . . 2 ∆ = 40,005 174 , 32 . 2 . 1936 , 0849 , 25 2 Universitas Sumatera Utara = 0,00042 ft.lbflbm 1 Sharp edge exit: h ex = n c g v A A . . 2 1 2 2 2 1 α     − = 1 174 , 32 1 2 0,0849 1 2 2 − = 0,00011 ft.lbflbm Total friction loss : ∑ F = 0,0011 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 ρ α Geankoplis, 2003 dimana : v 1 = v 2 P 1 = P 2 ∆Z = 50 ft maka : . 0011 , 50 . . 174 , 32 174 , 32 2 2 = + + + + s W lbm lbf ft ft s lbf lbm ft s ft Ws = –50,0011 ft.lbflbm Untuk efisiensi pompa 80 , maka: Ws = - η × Wp –50,0011 = –0,8 × Wp Wp = 62,5014 ft.lbflbm Daya pompa : P = m × Wp = lbm lbf ft s lbm . 62,5014 3600 45359 , 9042,913 × × s lbf ft hp . 550 1 = 0,635 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 hp. LD.12 Tangki Utilitas 1 TU-01 Fungsi : Menampung air sementara dari Sand Filter SF Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283, Grade C Jumlah : 1 unit Universitas Sumatera Utara Kondisi operasi : Temperatur = 28°C Tekanan = 1 atm Laju massa air = 9042,9130 kgjam Densitas air = 996,24 kgm 3 Geankoplis, 2003 Kebutuhan perancangan = 4 jam Faktor keamanan = 20 Desain Tangki a. Volume tangki Volume air, 3 a kgm 996,24 jam 4 kgjam 9042,9130 V × = = 36,3082 m 3 Volume tangki, V t = 1,2 × 36,3082 m 3 = 43,5698 m 3 b. Diameter tangki Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3 3 3 2 3 2 πD 8 3 m 43,5698 D 2 3 πD 4 1 m 5698 , 3 4 H πD 4 1 V =       = = Maka, D = 3,3317 m H = 4,9976 m c. Tebal tangki Tinggi air dalam tangki = m 4,9976 m 43,5698 m 36,3082 3 3 × = 4,1647 m Tekanan hidrostatik: P = ρ × g × h = 996,24 kgm 3 × 9,8 mdet 2 × 4,1647 m = 40,6603 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa Universitas Sumatera Utara P = 40,6603 kPa + 101,325 kPa = 141,9853 kPa Faktor kelonggaran = 5 Maka, P design = 1,05 × 141,9853 kPa = 149,0846 kPa Joint efficiency = 0,8 Brownell Young, 1959 Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa Tebal shell tangki: in 0,1403 m 0,0035 kPa 149,0846 1,2 0,8 kPa 4 87.218,71 2 m 3,3317 kPa 149,0846 1,2P 2SE PD t = = × − × × × = − = Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,1403 in + 0,125 in = 0,2653 in Tebal shell standar yang digunakan = 0,50 in Brownell Young, 1959 LD.13 Pompa ke Tangki Utilitas 1 PU-06 Fungsi : Memompa air dari Sand Filter ke tangki utilitas 1 Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : - Temperatur = 28 °C - Densitas air ρ = 996,24 kgm 3 = 62,1936 lb m ft 3 Geankoplis, 2003 - Viskositas air µ = 0,8360 cP = 0,0006 lb m ft ⋅jam Geankoplis, 2003 Laju alir massa F = 9042,9130 kgjam Hasil perhitungan spesifikasi pompa ke tangki utilitas 1 PU-06 sama dengan perhitungan pompa ke Sand Filter PU-05. Universitas Sumatera Utara LD.14 Pompa ke Menara Air PU-07 Fungsi : Memompa air dari Tangki Utilitas 1 ke menara air Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : - Temperatur = 28 °C - Densitas air ρ = 996,24 kgm 3 = 62,1936 lb m ft 3 Geankoplis, 2003 - Viskositas air µ = 0,8360 cP = 0,0006 lb m ft ⋅jam Geankoplis, 2003 Laju alir massa F = 9042,9130 kgjam Hasil perhitungan spesifikasi pompa ke Menara Air PU-07 sama dengan perhitungan pompa ke Sand Filter PU-05. LD.15 Pompa ke Cation Exchanger PU-08 Fungsi : Memompa air dari Menara Air ke Cation Exchanger Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi: Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : - Temperatur = 28 °C - Densitas air ρ = 996,24 kgm 3 = 62,1936 lb m ft 3 Geankoplis, 2003 - Viskositas air µ = 0,8360 cP = 0,0006 lb m ft ⋅jam Geankoplis, 2003 Laju alir massa F = 5762,5855 kgjam = 3,5289 lb m detik Debit airlaju alir volumetrik, 3 m m ft lb 62,1936 detik lb 3,5289 ρ F Q = = = 0,0567 ft 3 s = 0,0005 m 3 s Universitas Sumatera Utara Desain pompa Di ,opt = 0,363 Q 0,45 ρ 0,13 Peters Timmerhaus, 1991 = 0,363 × 0,0005 m 3 s 0,45 × 996,24 kgm 3 0,13 = 0,0291 m = 1,1465 in Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 1¼ in - Schedule number : 80 - Diameter Dalam ID : 1,278 in = 0,1065 ft = 0,0325 m - Diameter Luar OD : 1,65 in = 0,1375 ft - Luas penampang dalam A t : 0,0089 ft 2 Kecepatan linier : v = A Q = 2 3 0089 , 0567 , ft s ft = 5,4 fts Bilangan Reynold : N Re = µ ρ D v × × = lbmft.s 0,0006 ft 1065 , s ft 4 , 5 ft lbm 1936 , 62 3 = 59612,56 Karena N Re 2.100, maka aliran dalam pipa adalah aliran turbulen. Dari Gbr. 2.10-3, Geankoplis, 2003 : - Untuk pipa commercial steel , diperoleh: ε = 0,000046 - Untuk N Re = 2470,72 dan D ε = 0,0005, diperoleh f = 0,005 Friction loss: 1 Sharp edge entrance: h c = 0,5 α 2 1 2 1 2 v A A     − = 174 , 32 1 2 5,4 1 5 , 2 − = 0,02265 ft.lbflbm 3 elbow 90°: h f = n.Kf. c g v . 2 2 = 30,75 174 , 32 2 5,4 2 = 0,010196 ft.lbflbm 1 check valve: h f = n.Kf. c g v . 2 2 = 12 174 , 32 2 5,4 2 = 0,010196 ft.lbflbm Universitas Sumatera Utara Pipa lurus 25 ft: F f = 4f c g D v L . 2 . . 2 ∆ = 40,005 174 , 32 . 2 . 1065 , 4 , 5 25 2 = 0,01688 ft.lbflbm 1 Sharp edge exit: h ex = n c g v A A . . 2 1 2 2 2 1 α     − = 1 174 , 32 1 2 5,4 1 2 2 − = 0,005098 ft.lbflbm Total friction loss : ∑ F = 0,06502 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 ρ α Geankoplis, 2003 dimana : v 1 = v 2 P 1 = P 2 ∆Z = 50 ft maka : . 06502 , 50 . . 174 , 32 174 , 32 2 2 = + + + + s W lbm lbf ft ft s lbf lbm ft s ft Ws = –50,06502 ft.lbflbm Untuk efisiensi pompa 80 , maka: Ws = - η × Wp –50,06502 = –0,8 × Wp Wp = 62,5813 ft.lbflbm Daya pompa : P = m × Wp = lbm lbf ft s lbm . 62,5012 3600 45359 , 5762,5855 × × s lbf ft hp . 550 1 = 0,4011 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp. LD.16 Cation Exchanger CE Fungsi : Mengikat kation yang terdapat dalam air umpan ketel Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal Universitas Sumatera Utara Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur = 28 o C Tekanan = 1 atm Laju massa air = 5762,5855 kgjam Densitas air = 996,24 kgm 3 Geankoplis, 2003 Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor keamanan = 20 Ukuran Cation Exchanger Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: - Diameter penukar kation = 2 ft = 0,6096 m - Luas penampang penukar kation = 3,14 ft 2 Tinggi resin dalam cation exchanger = 2,5 ft Tinggi silinder = 1 + 0,2 × 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m Diameter tutup = diameter tangki = 0,6096 m Rasio axis = 2 : 1 Tinggi tutup = m 0,1524 2 0,6096 2 1 =       Brownell Young, 1959 Sehingga, tinggi cation exchanger = 2 × 0,1524 m + 0,9144 m = 1,2192 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik: P hid = ρ × g × h = 996,24 kgm 3 × 9,8 mdet 2 × 0,762 m = 7,4396 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P T = 7,4396 kPa + 101,325 kPa = 108,7646 kPa Faktor kelonggaran = 5 Maka, P desain = 1,05 108,7646 kPa = 114,2028 kPa Joint efficiency = 0,8 Brownell Young, 1959 Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa Brownell Young, 1959 Universitas Sumatera Utara Tebal shell tangki: in 0,0197 m 0,0005 kPa 28 1,2114,20 kPa0,8 14 287.218,7 m 0,6096 kPa 114,2028 1,2P 2SE PD t = = − = − = Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0197 in + 0,125 in= 0,1447 in Tebal shell standar yang digunakan = 0,25 in Brownell Young, 1959 Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 0,25 in. LD.17 Pompa Cation Exchanger PU-09 Fungsi : Memompa air dari Cation Exchanger CE ke Anion Exchanger AE Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : - Temperatur = 28°C - Densitas air ρ = 996,24 kgm 3 = 62,1936 lb m ft 3 Geankoplis, 2003 - Viskositas air µ = 0,8360 cP = 0,0006 lb m ft ⋅detik Geankoplis, 2003 Laju alir massa F = 1272,8237 kgjam = 4,2222 lb m detik Hasil perhitungan spesifikasi pompa ke anion exchanger PU-09 sama dengan hasil perhitungan spesifikasi pompa ke cation exchanger PU-08. LD.18 Anion Exchanger AE Fungsi : Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal Universitas Sumatera Utara Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur = 28°C Tekanan = 1 atm Laju massa air = 5762,5855 kgjam Densitas air = 996,24 kgm 3 Geankoplis, 2003 Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor keamanan = 20 Desain Anion Exchanger Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: - Diameter penukar anion = 2 ft = 0,6096 m - Luas penampang penukar anion = 3,14 ft 2 - Tinggi resin dalam anion exchanger = 2,5 ft Tinggi silinder = 1 + 0,2 × 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m Diameter tutup = diameter tangki = 2 ft = 0,6096 m Rasio axis = 2 : 1 Tinggi tutup = m 1524 , 2 0,6096 2 1 =       Brownell Young, 1959 Sehingga, tinggi anion exchanger = 2 x 0,1524 + 0,9144 = 1,2192 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik: P hid = ρ × g × h = 996,24 kgm 3 × 9,8 mdet 2 × 0,762 m = 7,4396 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P T = 7,4396 kPa + 101,325 kPa = 108,7646 kPa Faktor kelonggaran = 5 Maka, P desain = 1,05 108,7646 kPa = 114,2028 kPa Joint efficiency = 0,8 Brownell Young, 1959 Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa Brownell Young, 1959 Universitas Sumatera Utara Tebal shell tangki: in 0,0197 m 0,0005 kPa 28 1,2114,20 kPa0,8 14 287.218,7 m 0,6096 kPa 114,2028 1,2P 2SE PD t = = − = − = Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0197 in + 0,125 in = 0,1447 in Tebal shell standar yang digunakan = 0,25 in Brownell Young, 1959 Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 0,25 in. LD.19 Pompa Anion Exchanger PU-10 Fungsi : Memompa air dari Anion Exchanger ke Deaerator Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : - Temperatur = 28°C - Densitas air ρ = 996,24 kgm 3 = 62,1936 lb m ft 3 Geankoplis, 2003 - Viskositas air µ = 0,8360 cP = 0,0006 lb m ft ⋅detik Geankoplis, 2003 Laju alir massa F = 1697,8191 kgjam = 1,0397 lb m detik Debit airlaju alir volumetrik, 3 m m ft lb 62,1936 detik lb 1,0397 ρ F Q = = = 0,0167 ft 3 s = 0,00015 m 3 s Desain pompa Di ,opt = 0,363 Q 0,45 ρ 0,13 Peters Timmerhaus, 1991 = 0,363 × 0,00015 m 3 s 0,45 × 996,24 kgm 3 0,13 = 0,0168 m = 0,6617 in Universitas Sumatera Utara Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : ¾ in - Schedule number : 80 - Diameter Dalam ID : 0,742 in = 0,0618 ft = 0,01885 m - Diameter Luar OD : 1,05 in - Luas penampang dalam A t : 0,003 ft 2 Kecepatan linier : v = A Q = 2 3 003 , 0167 , ft s ft = 5,567 fts Bilangan Reynold : N Re = µ ρ D v × × = lbmft.s 0,0006 ft 1065 , s ft 567 , 5 ft lbm 1936 , 62 3 = 59897,98 Karena N Re 2.100, maka aliran dalam pipa adalah aliran turbulen. Dari Gbr. 2.10-3, Geankoplis, 2003 : - Untuk pipa commercial steel, diper oleh: ε = 0,000046 - Untuk N Re = 2470,72 dan D ε = 0,0005, diperoleh f = 0,005 Friction loss: 1 Sharp edge entrance: h c = 0,5 α 2 1 2 1 2 v A A     − = 174 , 32 1 2 5,567 1 5 , 2 − = 0,02266 ft.lbflbm 3 elbow 90°: h f = n.Kf. c g v . 2 2 = 30,75 174 , 32 2 5,567 2 = 0,010199 ft.lbflbm 1 check valve: h f = n.Kf. c g v . 2 2 = 12 174 , 32 2 5,4 2 = 0,010199 ft.lbflbm Pipa lurus 25 ft: F f = 4f c g D v L . 2 . . 2 ∆ = 40,005 174 , 32 . 2 . 0618 , 4 , 5 25 2 = 0,01691 ft.lbflbm Universitas Sumatera Utara 1 Sharp edge exit: h ex = n c g v A A . . 2 1 2 2 2 1 α     − = 1 174 , 32 1 2 5,4 1 2 2 − = 0,005105 ft.lbflbm Total friction loss : ∑ F = 0,06513 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 ρ α Geankoplis, 2003 dimana : v 1 = v 2 P 1 = P 2 ∆Z = 50 ft maka : . 06513 , 50 . . 174 , 32 174 , 32 2 2 = + + + + s W lbm lbf ft ft s lbf lbm ft s ft Ws = –50,06502 ft.lbflbm Untuk efisiensi pompa 80 , maka: Ws = - η × Wp –50,06513 = –0,8 × Wp Wp = 62,5814 ft.lbflbm Daya pompa : P = m × Wp = lbm lbf ft s lbm . 62,5814 3600 45359 , 1697,8191 × × s lbf ft hp . 550 1 = 0,2185 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ¼ hp. LD.20 Tangki Pelarutan Kaporit [CaClO 2 ] TP-03 Fungsi : Membuat larutan kaporit untuk klorinasi air domestik Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C Universitas Sumatera Utara Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Kaporit yang digunakan = 2 ppm Kaporit yang digunakan berupa larutan 70 berat Laju massa kaporit = 0,0017 kgjam Densitas larutan kaporit 70 = 1272 kgm 3 = 79,4088 lbmft 3 Perry, 1999 Viskositas kaporit = 0,0007 lbmft.det Kirk Othmer, 1978 Kebutuhan perancangan = 90 hari Faktor keamanan = 20 Desain Tangki a. Ukuran Tangki Volume larutan, 3 l kgm 1272 0,7 hari 90 jamhari 24 kgjam 0,0017 V × × × = = 0,0045 m 3 Volume tangki, V t = 1,2 × 0,0045 m 3 = 0,0055 m 3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 1 : 1 3 3 2 πD 4 1 m 0,0055 H πD 4 1 V = = Maka: D = 0,2567 m; H = 0,2567 m Tinggi cairan dalam tangki = 2567 , 0055 , 0045 , × = 0,21 m b. Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik: P = ρ × g × h = 1363 kgm 3 × 9,8 mdet 2 × 0,2567 m = 3,428 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P T = 3,428 kPa + 101,325 kPa = 104,7538 kPa Faktor kelonggaran = 5 Universitas Sumatera Utara Maka, P design = 1,05 × 104,7538 kPa = 109,9915 kPa Joint efficiency = 0,8 Brownell Young,1959 Allowable stress = 12650 psia = 87.218,714 kPa Brownell Young,1959 Tebal shell tangki: in 0079 , m 0002 , kPa 109,9915 1,2 0,8 kPa 4 87.218,71 2 m 0,2567 Pa 109,9915k 1,2P 2SE PD t = = × − × × × = − = Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0079 in + 0,125 in = 0,1329 in Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in Brownell Young,1959 c. Daya pengaduk Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller Jumlah baffle : 4 buah Untuk turbin standar McCabe, 1999, diperoleh: DaDt = 1 3 ; Da = 1 3 × 0,2567 m = 0,0856 m = 0,2807 ft EDa = 1 ; E = 0,0856 m = 0,2807 ft LDa = 1 4 ; L = 1 4 × 0,0856 m = 0,0214 m = 0,0702 ft WDa = 1 5 ; W = 1 5 × 0,0856 m = 0,01712 m = 0,0562 ft JDt = 1 12 ; J = 1 12 × 0,2567 m = 0,0214 m = 0,0702 ft dengan : Dt = diameter tangki Da = diameter impeller E = tinggi turbin dari dasar tangki L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle Universitas Sumatera Utara Kecepatan pengadukan, N = 1 putarandet Bilangan Reynold, μ D N ρ N 2 a Re = Geankoplis, 2003 84 , 10078 10 6,72 2807 , 1 85,0898 N 4 2 Re = ⋅ = − N Re 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: c 5 a 3 T g ρ .D .N K P = McCabe, 1999 K T = 6,3 McCabe, 1999 hp 0057 , lbfdet ft 550 hp 1 .det lbm.ftlbf 32,174 lbmft 85,0898 ft 0,2807 putdet 1 6,3 P 2 3 5 3 = × × × = Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak = 8 , 0057 , = 0,0072 hp Dipilih daya motor standar 120 hp. LD.21 Pompa Kaporit PU-12 Fungsi : Memompa larutan kaporit dari tangki pelarutan kaporit ke Tangki Utilitas 2 Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : - Temperatur = 28 °C - Densitas kaporit ρ = 1272 kgm 3 = 79,4088 lb m ft 3 Perry, 1999 - Viskositas kaporit µ = 6,72⋅10 -4 lb m ft ⋅detik Kirk Othmer, 1978 Laju alir massa F = 0,0017 kgjam = 2,0997.10 -4 lb m detik Universitas Sumatera Utara Debit airlaju alir volumetrik, 3 m m 4 ft lb 4088 , 9 7 detik lb 10 . 0997 , 2 ρ F Q − = = = 2,64.10 -6 ft 3 s = 2,39.10 -7 m 3 s Desain pompa Di ,opt = 0,363 Q 0,45 ρ 0,13 Peters Timmerhaus, 1991 = 0,363 × 2,39.10 -7 m 3 s 0,45 × 79,4088 kgm 3 0,13 = 0,0005 m = 0,0197 Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 18 in - Schedule number : 80 - Diameter Dalam ID : 0,215 in = 0,018 ft = 0,00546 m - Diameter Luar OD : 0,405 in - Luas penampang dalam A t : 0,0004 ft 2 Kecepatan linier : v = A Q = 2 3 -8 0004 , 2,64.10 ft s ft = 6,6.10 -3 fts Bilangan Reynold : N Re = µ ρ D v × × = lbmft.s 6,72.10 ft 00546 , s ft 10 . 6 , 6 ft lbm 1936 , 62 4 - 3 3 − = 13,335 Karena N Re 2.100, maka aliran dalam pipa adalah aliran turbulen. Dari Gbr. 2.10-3, Geankoplis, 2003 : - Untuk pipa commercial steel , diperoleh: ε = 0,000046 - Untuk N Re = 13,335 dan D ε = 0,0005, diperoleh f = 1,5 Friction loss: 1 Sharp edge entrance: h c = 0,5 α 2 1 2 1 2 v A A     − = 174 , 32 1 2 6,6.10 1 5 , 2 -3 − = 0,000003 ft.lbflbm Universitas Sumatera Utara 1 elbow 90°: h f =n.Kf. c g v . 2 2 =10,75 174 , 32 2 6,6.10 2 -3 =0,0000077 ft.lbflbm 1 check valve: h f =n.Kf. c g v . 2 2 = 12 174 , 32 2 6,6.10 2 -3 = 0,0000014 ft.lbflbm Pipa lurus 25 ft: F f = 4f c g D v L . 2 . . 2 ∆ = 41,5 174 , 32 . 2 . 018 , 10 . 6 , 6 25 2 3 − = 0,00076 ft.lbflbm 1 Sharp edge exit: h ex = n c g v A A . . 2 1 2 2 2 1 α     − = 1 174 , 32 1 2 6,6.10 1 2 -3 2 − = 0,0000007 ft.lbflbm Total friction loss : ∑ F = 0,0076 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 ρ α Geankoplis, 2003 dimana : v 1 = v 2 P 1 = P 2 ∆Z = 50 ft maka : . 0076 , 50 . . 174 , 32 174 , 32 2 2 = + + + + s W lbm lbf ft ft s lbf lbm ft s ft Ws = –50,0076 ft.lbflbm Untuk efisiensi pompa 80 , maka: Ws = - η × Wp –50,0076 = –0,8 × Wp Wp = 62,5095 ft.lbflbm Daya pompa : P = m × Wp = lbm lbf ft s lbm . 62,5095 3600 45359 , 0,0017 × × s lbf ft hp . 550 1 = 0,0005 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 120 hp. Universitas Sumatera Utara LD.22 Tangki Utilitas 2 TU-02 Fungsi : Menampung air untuk keperluan domestik Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283, Grade C Kondisi operasi : Temperatur = 28°C Tekanan = 1 atm Laju massa air = 600 kgjam Densitas air = 996,24 kgm 3 Geankoplis, 2003 Kebutuhan perancangan = 24 jam Faktor keamanan = 20 Desain tangki a. Volume tangki Volume air, 3 a kgm 996,24 jam 24 kgjam 600 V × = = 14,4543 m 3 Volume tangki, V t = 1,2 × 14,4543 m 3 = 17,3452 m 3 b. Diameter tangki Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3 3 3 2 3 2 πD 8 3 m 3452 , 7 1 D 2 3 πD 4 1 m 3452 , 17 H πD 4 1 V =       = = Maka, D = 2,4509 m H = 3,6764 m Tinggi air dalam tangki = m 6764 , 3 m 17,3452 m 4543 , 14 3 3 × = 3,0636 m c. Tebal tangki Tekanan hidrostatik: P h = ρ × g × h = 996,24 kgm 3 × 9,8 mdet 2 × 3,0636 m Universitas Sumatera Utara = 29,911 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 29,911 kPa + 101,325 kPa = 131,236 kPa Faktor kelonggaran = 5 Maka, P design = 1,05 × 131,236 kPa = 137,7978 kPa Joint efficiency = 0,8 Brownell Young, 1959 Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kP Brownell Young, 1959 Tebal shell tangki: in 0,0954 m 0,0024 Pa 137,7978k 1,2 0,8 kPa 87218,714 2 m 2,4509 kPa 137,7978 1,2P 2SE PD t = = × − × × × = − = Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0954 in + 0,125 in = 0,2204 in Tebal shell standar yang digunakan = 0,25 in Brownell Young, 1959 LD.23 Pompa Air Domestik PU-13 Fungsi : Memompa air dari Tangki Utilitas 2 ke kebutuhan domestik Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : - Temperatur = 28 °C - Densitas air ρ = 996,24 kgm 3 = 62,1936 lb m ft 3 Perry, 1999 - Viskositas air µ = 0,0006 lb m ft ⋅detik Perry, 1999 Laju alir massa F = 600 kgjam = 0,7349 lb m detik Universitas Sumatera Utara Debit airlaju alir volumetrik, 3 m m ft lb 1936 , 62 detik lb 7349 , ρ F Q = = = 0,01182 ft 3 s = 0,0035 m 3 s Desain pompa Di ,opt = 0,363 Q 0,45 ρ 0,13 Peters Timmerhaus, 1991 = 0,363 × 0,0035 m 3 s 0,45 × 62,1936 kgm 3 0,13 = 0,0049 m = 1,9191 in Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 2 in - Schedule number : 80 - Diameter Dalam ID : 1,939 in = 0,1607 ft = 0,049 m - Diameter Luar OD : 2,375 in - Luas penampang dalam A t : 0,0205 ft 2 Kecepatan linier : v = A Q = 2 3 0205 , 0,0035 ft s ft = 0,1707 fts Bilangan Reynold : N Re = µ ρ D v × × = lbmft.s 0,0006 ft 1607 , s ft 1707 , ft lbm 1936 , 62 3 = 1843,438 Karena N Re 2.100, maka aliran dalam pipa adalah aliran turbulen. Dari Gbr. 2.10-3, Geankoplis, 2003 : - Untuk pipa commercial steel , diperoleh: ε = 0,000046 - Untuk N Re = 1843,438 dan D ε = 0,0005, diperoleh f = 0,004 Friction loss: 1 Sharp edge entrance: h c = 0,5 α 2 1 2 1 2 v A A     − = 174 , 32 1 2 0,1707 1 5 , 2 − = 0,00023 ft.lbflbm Universitas Sumatera Utara 1 elbow 90°: h f =n.Kf. c g v . 2 2 =10,75 174 , 32 2 0,1707 2 =0,0004 ft.lbflbm 1 check valve: h f =n.Kf. c g v . 2 2 = 12 174 , 32 2 0,1707 2 = 0,0009 ft.lbflbm Pipa lurus 25 ft: F f = 4f c g D v L . 2 . . 2 ∆ = 40,04 174 , 32 . 2 . 1607 , 1707 , 25 2 = 0,0113 ft.lbflbm 1 Sharp edge exit: h ex = n c g v A A . . 2 1 2 2 2 1 α     − = 1 174 , 32 1 2 0,1707 1 2 2 − = 0,00045 ft.lbflbm Total friction loss : ∑ F = 0,0132 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 ρ α Geankoplis, 2003 dimana : v 1 = v 2 P 1 = P 2 ∆Z = 50 ft maka : . 0132 , 50 . . 174 , 32 174 , 32 2 2 = + + + + s W lbm lbf ft ft s lbf lbm ft s ft Ws = –50,0132 ft.lbflbm Untuk efisiensi pompa 80 , maka: Ws = - η × Wp –50,0132 = –0,8 × Wp Wp = 62,5166 ft.lbflbm Daya pompa : P = m × Wp = lbm lbf ft s lbm . 62,5166 3600 45359 , 600 × × s lbf ft hp . 550 1 = 0,0417 hp Universitas Sumatera Utara Maka dipilih pompa dengan daya motor 120 hp LD.24 Menara Air MA Fungsi : Menampung air yang akan digunakan ke unit proses Jenis : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–53 Grade B Kondisi operasi : Temperatur = 30°C Laju massa air = 9042,913 kgjam = 5,538 lb m detik Densitas air = 996,24 kgm 3 Geankoplis, 2003 Kebutuhan perancangan = 24 jam Faktor keamanan = 20 Desain tangki a. Volume tangki Volume air, 3 a kgm 996,24 jam 24 kgjam 913 , 9042 V × = = 217,849 m 3 Volume tangki, V t = 1,2 × 217,849 m 3 = 261,4188 m 3 b. Diameter tangki Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 5 : 6 3 3 2 3 2 πD 10 3 m 261,4188 D 5 6 πD 4 1 m 261,4188 H πD 4 1 V =       = = Maka, D = 6,5216 m H = 7,8259 m Tinggi air dalam tangki = m 8529 , 7 m 261,4188 m 849 , 217 3 3 × = 6,5216 m c. Tebal tangki Tekanan hidrostatik: P h = ρ × g × h Universitas Sumatera Utara = 996,24 kgm 3 × 9,8 mdet 2 × 6,5216 m = 63,6714 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 63,6714 kPa + 101,325 kPa = 153,6575 kPa Faktor kelonggaran = 5 Maka, P design = 1,05 × 153,6575 kPa = 164,9964 kPa Joint efficiency = 0,8 Brownell Young, 1959 Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kP Brownell Young, 1959 Tebal shell tangki: in 0,304 m 0,0077 kPa 164,9964 1,2 0,8 kPa 87218,714 2 m 6,5216 kPa 164,9964 1,2P 2SE PD t = = × − × × × = − = Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,304 in + 0,125 in = 0,429 in Tebal shell standar yang digunakan = 0,5 in Brownell Young, 1959 LD.25 Pompa ke Unit Proses PU-16 Fungsi : Memompa air dari Menara Air MA ke unit- unit proses Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : - Temperatur = 28 °C - Densitas air ρ = 996,24 kgm 3 = 62,1936 lb m ft 3 Perry, 1999 - Viskositas air µ = 0,0006 lb m ft ⋅detik Perry, 1999 Laju alir massa F = 2680,3275 kgjam = 1,6414 lb m detik Universitas Sumatera Utara Debit airlaju alir volumetrik, 3 m m ft lb 1936 , 62 detik lb 6414 , 1 ρ F Q = = = 0,0264 ft 3 s = 0,0078 m 3 s Desain pompa Di ,opt = 0,363 Q 0,45 ρ 0,13 Peters Timmerhaus, 1991 = 0,363 × 0,0078 m 3 s 0,45 × 62,1936 kgm 3 0,13 = 0,0069 m = 2,755 in Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 3 in - Schedule number : 80 - Diameter Dalam ID : 2,9 in = 0,2414 ft = 0,0736 m - Diameter Luar OD : 3,5 in - Luas penampang dalam A t : 0,04587 ft 2 Kecepatan linier : v = A Q = 2 3 04587 , 0,0078 ft s ft = 0,17 fts Bilangan Reynold : N Re = µ ρ D v × × = lbmft.s 0,0006 ft 2414 , s ft 17 , ft lbm 1936 , 62 3 = 1857,438 Karena N Re 2.100, maka aliran dalam pipa adalah aliran turbulen. Dari Gbr. 2.10-3, Geankoplis, 2003 : - Untuk pipa commercial steel , diperoleh: ε = 0,000046 - Untuk N Re = 1843,438 dan D ε = 0,0005, diperoleh f = 0,004 Friction loss: 1 Sharp edge entrance: h c = 0,5 α 2 1 2 1 2 v A A     − = 174 , 32 1 2 0,17 1 5 , 2 − = 0,00023 ft.lbflbm Universitas Sumatera Utara 1 elbow 90°: h f =n.Kf. c g v . 2 2 =10,75 174 , 32 2 0,17 2 =0,0004 ft.lbflbm 1 check valve: h f =n.Kf. c g v . 2 2 = 12 174 , 32 2 0,17 2 = 0,0009 ft.lbflbm Pipa lurus 25 ft: F f = 4f c g D v L . 2 . . 2 ∆ = 40,04 174 , 32 . 2 . 2414 , 17 , 25 2 = 0,0111 ft.lbflbm 1 Sharp edge exit: h ex = n c g v A A . . 2 1 2 2 2 1 α     − = 1 174 , 32 1 2 0,17 1 2 2 − = 0,00045 ft.lbflbm Total friction loss : ∑ F = 0,0131 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 ρ α Geankoplis, 2003 dimana : v 1 = v 2 P 1 = P 2 ∆Z = 50 ft maka : . 0131 , 50 . . 174 , 32 174 , 32 2 2 = + + + + s W lbm lbf ft ft s lbf lbm ft s ft Ws = –50,0131 ft.lbflbm Untuk efisiensi pompa 80 , maka: Ws = - η × Wp –50,0131 = –0,8 × Wp Wp = 62,5164 ft.lbflbm Daya pompa : P = m × Wp = lbm lbf ft s lbm . 62,5164 3600 45359 , 2680,3275 × × s lbf ft hp . 550 1 = 0,187 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 14 hp Universitas Sumatera Utara LD.26 Water Cooling Tower CT Fungsi : Menurunkan temperatur air pendingin dari 50 o C menjadi 25 o C Jenis : Mechanical draft cooling tower Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA 515 Kondisi operasi : Temperatur masuk = 50 o C = 122 o F Temperatur keluar = 25 o C = 77 o F Tekanan operasi = 1 atm Densitas air = 996,24 kgm 3 Geankoplis, 2003 Laju alir massa air = 4064,7664 kgjam Laju volumetrik Q = gpm 964 , 7 1 jam m 08 , 4 996,24 4064,7664 ρ F 3 = = = Dari gambar 12.13 dan 12.14 Perry and Green, 1997 untuk kondisi operasi di atas maka diperoleh : Wet bulb temperatur = 73 o F Konstanta wet bulb Ka = 1,4 gpmft 2 Sehingga : Luas permukaan tower = 2 ft 8314 , 12 4 , 1 964 , 17 Ka Q = = Daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan kipas fan : Diambil performance Cooling Tower 90 sehingga dari gambar 12.15 Perry and Green, 1997 diperoleh : Daya gerak kipas fan = 0,030 HP ft 2 luas permukaan tower Maka : Daya gerak kipas = 0,030 HPft 2 x 12,8314 ft 2 = 0,385 HP LD.27 Deaerator DE-01 Fungsi : Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup elipsoidal Universitas Sumatera Utara Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 Grade C Kondisi operasi : Temperatur = 90°C Tekanan = 1 atm Laju massa air = 1697,8191 kgjam Densitas air = 965,321 kgm 3 Perry, 1999 Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor keamanan = 20 Perhitungan: a. Ukuran tangki Volume air, 3 a kgm 965,321 jam 1 kgjam 1697,8191 V × = = 1,7588 m 3 Volume tangki, V t = 1,2 × 1,7588 m 3 = 2,1105 m 3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3 3 3 2 3 2 πD 8 3 m 2,1105 D 2 3 πD 4 1 m 2,1105 H πD 4 1 V =       = = Maka: D = 1,2145 m H = 1,8217 m Tinggi cairan dalam tangki = × 1105 , 2 1,7588 1,8217 = 1,5182 m b. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 1,5182 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup, D : H = 4 : 1 Tinggi tutup = m 3795 , m 15182 4 1 = × Brownell Young, 1959 Panjang tangki total = 1,8217+ 20,3795 = 2,5808 m Universitas Sumatera Utara c. Tebal tangki Tekanan hidrostatik P = ρ × g × h = 965,321 kgm 3 × 9,8 mdet 2 × 2,5808 m = 24,4147 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 24,4147 kPa + 101,325 kPa = 125,7397 kPa Faktor kelonggaran = 5 Maka, P design = 1,05 × 125,7397 kPa = 132,0267 kPa Joint efficiency = 0,8 Brownell Young, 1959 Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa Brownell Young, 1959 Tebal shell tangki: in 0566 , m 0015 , kPa 67 1,2132,02 kPa0,8 4 287218,71 m 1,5182 kPa 132,0267 1,2P 2SE PD t = = − = − = Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0566 in + 0,125 in = 0,1816 in Tebal shell standar yang digunakan = 0,25 in Brownell Young, 1959 Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 0,25 in. LD.28 Pompa Deaerator PU-15 Fungsi : Memompa air dari Tangki Deaerator ke Ketel Uap Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur = 28 °C Universitas Sumatera Utara Densitas air ρ = 965,321 kgm 3 = 62,1936 lb m ft 3 Perry, 1999 Viskositas air µ = 0,8360 cP = 0,0006 lb m ft ⋅s Geankoplis, 2003 Laju alir massa F = 1697,8191 kgjam = 1,0397 lb m s Debit airlaju alir volumetrik, 3 m m ft lb 1936 , 62 detik lb 0397 , 1 ρ F Q = = = 0,0167 ft 3 s = 0,0049 m 3 s Desain pompa Di ,opt = 0,363 Q 0,45 ρ 0,13 Peters Timmerhaus, 1991 = 0,363 × 0,0049 m 3 s 0,45 × 62,1936 kgm 3 0,13 = 0,0567 m = 2,2327 in Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 2½ in - Schedule number : 80 - Diameter Dalam ID : 2,323 in = 0,2414 ft = 0,059 m - Diameter Luar OD : 2,875 in - Luas penampang dalam A t : 0,02942 ft 2 Kecepatan linier : v = A Q = 2 3 02924 , 0,0049 ft s ft = 0,1676 fts Bilangan Reynold : N Re = µ ρ D v × × = lbmft.s 0,0006 ft 2414 , s ft 1676 , ft lbm 1936 , 62 3 = 1768,876 Karena N Re 2.100, maka aliran dalam pipa adalah aliran turbulen. Dari Gbr. 2.10-3, Geankoplis, 2003 : - Untuk pipa commercial steel , diperoleh: ε = 0,000046 - Untuk N Re = 1768,876 dan D ε = 0,0005, diperoleh f = 0,004 Universitas Sumatera Utara Friction loss: 1 Sharp edge entrance: h c = 0,5 α 2 1 2 1 2 v A A     − = 174 , 32 1 2 0,1676 1 5 , 2 − = 0,00023 ft.lbflbm 1 elbow 90°: h f =n.Kf. c g v . 2 2 =10,75 174 , 32 2 0,1676 2 =0,0004 ft.lbflbm 1 check valve: h f =n.Kf. c g v . 2 2 = 12 174 , 32 2 0,1676 2 = 0,0009 ft.lbflbm Pipa lurus 25 ft: F f = 4f c g D v L . 2 . . 2 ∆ = 40,04 174 , 32 . 2 . 2414 , 1676 , 25 2 = 0,0111 ft.lbflbm 1 Sharp edge exit: h ex = n c g v A A . . 2 1 2 2 2 1 α     − = 1 174 , 32 1 2 0,1676 1 2 2 − = 0,00045 ft.lbflbm Total friction loss : ∑ F = 0,0131 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 ρ α Geankoplis, 2003 dimana : v 1 = v 2 P 1 = P 2 ∆Z = 50 ft maka : . 0131 , 50 . . 174 , 32 174 , 32 2 2 = + + + + s W lbm lbf ft ft s lbf lbm ft s ft Ws = –50,0131 ft.lbflbm Untuk efisiensi pompa 80 , maka: Ws = - η × Wp –50,0131 = –0,8 × Wp Wp = 62,5164 ft.lbflbm Daya pompa : P = m × Wp Universitas Sumatera Utara = lbm lbf ft s lbm . 62,5164 3600 45359 , 2680,3275 × × s lbf ft hp . 550 1 = 0,187 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 14 hp LD.29 Ketel Uap KU Fungsi : Menyediakan uap saturated steam untuk keperluan proses Jenis : Water tube boiler Bahan konstruksi : Carbon steel Kondisi operasi : Uap jenuh yang digunakan bersuhu 200°C dan tekanan 16 bar. Dari steam table, Smith 2005 diperoleh panas laten steam 2790,9 kJkg = 1199,86 btulb Kebutuhan uap = 8489,0954 kgjam = 18715,059 lbmjam Menghitung Daya Ketel Uap H , P , W 3 970 5 34 × × = dimana: P = Daya boiler, hp W = Kebutuhan uap, lbjam H = Panas laten steam, Btulb Maka, 3 , 970 5 , 34 86 , 1199 059 , 18715 × × = P = 670,8056 hp Menghitung Jumlah Tube Luas permukaan perpindahan panas, A = P × 10 ft 2 hp = 670,8056 hp × 10 ft 2 hp = 6708,056 ft 2 Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi: - Panjang tube = 50 ft - Diameter tube = 8 in Universitas Sumatera Utara - Luas permukaan pipa, a ’ = 2,258 ft 2 ft Kern, 1965 Sehingga jumlah tube: N t = a L A × = ft ft ft ft 258 , 2 50 6708,056 2 2 × N t = 59,415 N t = 60 buah LD.30 Pompa ke Cooling Tower PU-11 Fungsi : Memompa air dari Menara Air ke Cooling Tower Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : - Temperatur = 28 °C - Densitas air ρ = 996,24 kgm 3 = 62,1936 lb m ft 3 Perry, 1999 - Viskositas air µ = 0,0006 lb m ft ⋅detik Perry, 1999 Laju alir massa F = 4064,7664 kgjam = 2,4892 lb m detik Debit airlaju alir volumetrik, 3 m m ft lb 1936 , 62 detik ,4892lb 2 ρ F Q = = = 0,04 ft 3 s = 0,0117 m 3 s Desain pompa Di ,opt = 0,363 Q 0,45 ρ 0,13 Peters Timmerhaus, 1991 = 0,363 × 0,0117 m 3 s 0,45 × 62,1936 kgm 3 0,13 = 0,084 m = 3,308 in Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 3½ in - Schedule number : 80 - Diameter Dalam ID : 3,364 in = 0,2788 ft = 0,085 m - Diameter Luar OD : 4 in - Luas penampang dalam A t : 0,0617 ft 2 Universitas Sumatera Utara Kecepatan linier : v = A Q = 2 3 0617 , 0,0117 ft s ft = 0,1895 fts Bilangan Reynold : N Re = µ ρ D v × × = lbmft.s 0,0006 ft 2788 , s ft 1895 , ft lbm 1936 , 62 3 = 2000,987 Karena N Re 2.100, maka aliran dalam pipa adalah aliran turbulen. Dari Gbr. 2.10-3, Geankoplis, 2003 : - Untuk pipa commercial steel , diperoleh: ε = 0,000046 - Untuk N Re = 2000,987 dan D ε = 0,0005, diperoleh f = 0,004 Friction loss: 1 Sharp edge entrance: h c = 0,5 α 2 1 2 1 2 v A A     − = 174 , 32 1 2 0,1895 1 5 , 2 − = 0,00028 ft.lbflbm 1 elbow 90°: h f =n.Kf. c g v . 2 2 =10,75 174 , 32 2 0,1895 2 =0,0004 ft.lbflbm 1 check valve: h f =n.Kf. c g v . 2 2 = 12 174 , 32 2 0,1895 2 = 0,0011 ft.lbflbm Pipa lurus 25 ft: F f = 4f c g D v L . 2 . . 2 ∆ = 40,04 174 , 32 . 2 . 2788 , 0,1895 25 2 = 0,00803 ft.lbflbm 1 Sharp edge exit: h ex = n c g v A A . . 2 1 2 2 2 1 α     − = 1 174 , 32 1 2 0,1895 1 2 2 − = 0,00056 ft.lbflbm Total friction loss : ∑ F = 0,01037 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 ρ α Geankoplis, 2003 dimana : v 1 = v 2 P 1 = P 2 ∆Z = 50 ft maka : . 01037 , 50 . . 174 , 32 174 , 32 2 2 = + + + + s W lbm lbf ft ft s lbf lbm ft s ft Ws = –50,01037 ft.lbflbm Untuk efisiensi pompa 80 , maka: Ws = - η × Wp –50,01037 = –0,8 × Wp Wp = 62,5129 ft.lbflbm Daya pompa : P = m × Wp = lbm lbf ft s lbm . 62,5129 3600 45359 , 4064,7664 × × s lbf ft hp . 550 1 = 0,283 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp LD.31 Pompa ke Heat Exchanger PU-14 Fungsi : Memompa air dari Cooling Tower ke Heat Exchanger HE Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : - Temperatur = 28 °C - Densitas air ρ = 996,24 kgm 3 = 62,1936 lb m ft 3 Perry, 1999 - Viskositas air µ = 0,0006 lb m ft ⋅detik Perry, 1999 Laju alir massa F = 68459,2238 kgjam = 41,9236 lb m detik Universitas Sumatera Utara Debit airlaju alir volumetrik, 3 m m ft lb 1936 , 62 detik 1,9236lb 4 ρ F Q = = = 0,674 ft 3 s = 0,019 m 3 s Desain pompa Di ,opt = 0,363 Q 0,45 ρ 0,13 Peters Timmerhaus, 1991 = 0,363 × 0,019 m 3 s 0,45 × 62,1936 kgm 3 0,13 = 0,1045 m = 4,117 in Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 5 in - Schedule number : 80 - Diameter Dalam ID : 4,813 in = 0,41 ft = 1,223 m - Diameter Luar OD : 5,563 in - Luas penampang dalam A t : 0,1263 ft 2 Kecepatan linier : v = A Q = 2 3 1263 , 0,019 ft s ft = 0,15 fts Bilangan Reynold : N Re = µ ρ D v × × = lbmft.s 0,0006 ft 41 , s ft 15 , ft lbm 1936 , 62 3 = 6374,844 Karena N Re 2.100, maka aliran dalam pipa adalah aliran turbulen. Dari Gbr. 2.10-3, Geankoplis, 2003 : - Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,000046 - Untuk N Re = 6374,844 dan D ε = 0,0005, diperoleh f = 0,01 Friction loss: 1 Sharp edge entrance: h c = 0,5 α 2 1 2 1 2 v A A     − = 174 , 32 1 2 0,15 1 5 , 2 − = 0,00017 ft.lbflbm Universitas Sumatera Utara 1 elbow 90°: h f =n.Kf. c g v . 2 2 =10,75 174 , 32 2 0,15 2 =0,00026 ft.lbflbm 1 check valve: h f =n.Kf. c g v . 2 2 = 12 174 , 32 2 0,15 2 = 0,00068 ft.lbflbm Pipa lurus 25 ft: F f = 4f c g D v L . 2 . . 2 ∆ = 40,04 174 , 32 . 2 . 41 , 0,15 25 2 = 0,00341 ft.lbflbm 1 Sharp edge exit: h ex = n c g v A A . . 2 1 2 2 2 1 α     − = 1 174 , 32 1 2 0,15 1 2 2 − = 0,00034 ft.lbflbm Total friction loss : ∑ F = 0,00486 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 ρ α Geankoplis, 2003 dimana : v 1 = v 2 P 1 = P 2 ∆Z = 50 ft maka : . 00486 , 50 . . 174 , 32 174 , 32 2 2 = + + + + s W lbm lbf ft ft s lbf lbm ft s ft Ws = –50,00486 ft.lbflbm Untuk efisiensi pompa 80 , maka: Ws = - η × Wp –50,00486 = –0,8 × Wp Wp = 62,5061 ft.lbflbm Daya pompa : P = m × Wp = lbm lbf ft s lbm . 62,5061 3600 45359 , 68459,2238 × × s lbf ft hp . 550 1 = 4,76 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 5 hp Universitas Sumatera Utara LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI Dalam rencana pra rancangan pabrik Xylitol digunakan asumsi sebagai berikut: Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Kapasitas maksimum adalah 12.000 tontahun. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchase equipment delivered Peters Timmerhaus, 2004. Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dolar terhadap rupiah adalah : US 1 = Rp 8.665,- BCA, 21 Mei 2011.

1. Modal Investasi Tetap Fixed Capital Investment

1.1 Modal Investasi Tetap Langsung MITL