Tebal shell, t =
17,5 6
, 9
, 17500
2 385
, 7
17,5 −
+ 15 × 0,0125 = 0,192 in
Digunakan tebal shell standart 316 in.
b. Tebal tutup Tebal tutup dianggap sama dengan tebal shell karena terbuat dari bahan yang
sama 316 in.
LC.5 Tangki Penyimpanan Etanol T-104
Jenis Sambungan : double welded butt joints
Jumlah : 2 unit
Kondisi Operasi :
Tekanan : 1 atm
Suhu : 25
Laju alir massa : 354,292 kgjam
C ρ bahan
: 318 kgm
3
19,852 lbmft³ Perry, 1999
Kebutuhan rancangan : 15 hari Faktor Kelonggaran : 20
Perhitungan:
a. Volume Tangki
Volume larutan, V
l
3
318 24
15 354,292
m kg
jam hari
jam kg
× ×
= = 401,085 m
Volume larutan untuk 1 tangki = 401,085 2 = 200,542 m
3
Volume tangki, V
3 t
= 1 + 0,2 × 200,542 m
3
= 240,650 m
b. Spesifikasi Tangki
3
Silinder Shell
Universitas Sumatera Utara
V
s
H 4
D
2
π =
, diambil D = H Brownell, 1959
maka, V
s
4 D
3
π =
Tutup Elipsoidal elipsoidal head
minor ratio axis = 2: 1
V
h
24 D
3
π =
Brownell, 1959 H
h
16 D
= Brownell, 1959
Tangki
V
t
= V
s
+ V Vt =
h
4 D
3
π +
24 D
3
π
V
t
= 0,9812 D 240,650
= 0,861 D
3 3
D = 6,538 m = 257,401 in
– 0,0048
H = 6,538 m
H
h
Tebal Silinder dan Tutup Tangki
= 0,409 m
Tinggi cairan dalam tangki, H
s
2
6,538 200,542
4 ×
×
π =
= 5,976 m = 19,606 ft
Tebal shell, Cc
1,2P 2SE
PD t
+ −
= Peters, 2003
P = P
operasi
+ P
h
psi ,
144 1
H Ph
s
ρ −
=
P
h
852 ,
19 144
1 -
19,606 ×
= = 2,565 psi
P = 14,7 + 2,565 × 1,2 = 20,718 psi faktor kelonggaran 20
Universitas Sumatera Utara
Joint efficiency E = 0,85
Peters, 2003 Allowable stress S
= 18.750 psi Brownell,1959
Allowable corrosion Cc = 0,02 inthn
Perry, 1999 = 0,2 in untuk 10 tahun
Maka, tebal shell:
in t
0,367 2
. 1,220,718
,85 2187500
257,401 20,718
= +
− =
Tebal shell standar yang digunakan = 38 in Brownell,1959
Tebal elips head,
Cc 0.2P
2SE PD
t +
− =
Peters, 2003
in t
0,367 2
. 1,220,718
,85 2187500
257,401 20,718
= +
− =
Tebal head standar yang digunakan = 38 in Brownell,1959
LC.6 Filter Press I FP-101
Jenis : plate and frame filter
Kondisi penyimpanan : T = 25
o
Laju umpan : 1335 kgjam
C, P = 1 atm
1. Filtrat • laju filtrat, Ff = 1064,409 kg
• densitas filtrat, ρ Tabel LC.4 Densitas filtrat pada filter press I
f
Komponen Massa kg
xi ρ kgm
3
Glukosa 289,695
0,2722 1180
Sukrosa 456,436
0,4288 1514
Air 318,278
0,2990 998
Σ 1064,409
1
ρ
camp
998 2990
, 1514
4288 ,
1180 2722
, 1
+ +
= = 1250 kgm
volume filtrat, V
3
f
3
851 ,
1250 409
, 1064
m F
f f
= =
ρ =
Universitas Sumatera Utara
2. Cake • laju alir cake, Fc = 270,591 kg
• densitas cake, ρ Tabel LC.5 Densitas cake pada filter press I
c
Komponen Massa kg
xi ρ kgm
3
Abu 235,227
0,8693 1395,5
Air 35,364
0,1307 998
Σ 270,591
1
ρ
camp
998 1307
, 5
, 1395
8963 ,
1 +
= = 1428,5714 kgm
3
= 89,183 lbmft
volume cake, V
3
c
3
189 ,
5714 ,
1428 270,591
m F
c c
= =
ρ =
Perhitungan : Luas penyaringan efektif, A dihitung menggunakan persamaan :
L×A1- ε ρ
c
= V
f
+ ε × L × A ρ
f
− W W
1 Prabhudesai, 1984
Dimana: L
: tebal cake pada frame A
: luas efektif penyaringan ρ
c
: densitas cake, kgm
3
ρ
f
: densitas filtrat, kgm W
: fraksi massa cake dalam umpan ε
: porositas cake
3
Waktu proses, t
p
• tebal cake, L = 200 mm 20 cm Ulrich, 1984
direncanakan selama 1 jam
diasumsikan tebal cake, L = 5 cm = 0,05 m • luas permukaan plate direncanakan = 0,2 m
• W =
3
203 ,
1335 270,591 =
= umpan
alir laju
cake massa
alir laju
• Porositas cake, ε =
173 ,
183 ,
89 8
, 73
1 8
, 73
1 =
− =
−
cake
ρ Luas efektif penyaringan, A
0,05 A 1 – 0,173 1428,5714 =
{ }
− ×
+ 203
, 1
203 ,
1250 05
, 173
, 851
, A
59,071 A = 75
, 318
10 .
65 ,
8 851
,
3
A
−
+
Universitas Sumatera Utara
59,071 A = 271,256 + 2,757 A A = 4,817 m
Faktor keamanan, fk = 10
2
Maka luas plate = 1 + fk A = 5,299 m
Jumlah plate yang dibutuhkan =
2
= 2
, 5,299
26,5 buah Digunakan jumlah plate sebanyak 27 buah
LC.7 Filter Press II FP-102
Jenis : plate and frame filter
Kondisi penyimpanan : T = 25
o
Laju umpan : 5145,520 kgjam
C, P = 1 atm
1. Filtrat • laju filtrat, Ff = 4403,504 kg
• densitas filtrat, ρ Tabel LC.6 Densitas filtrat pada filter press II
f
Komponen Massa kg
xi ρ kgm
3
Glukosa 77,030
0,0175 1180
Etanol 354,292
0,0804 789
Air 3972,182
0,9021 998
Σ 4403,504
1
ρ
camp
998 9021
, 789
0804 ,
1180 0175
, 1
+ +
= = 990,099 kgm
volume filtrat, V
3
f
3
447 ,
4 0990
, 990
4403,504 m
F
f f
= =
ρ =
2. Cake • laju alir cake, Fc = 742,016 kg
• densitas cake, ρ Tabel LC.7 Densitas cake pada filter press II
c
Komponen Massa kg
xi ρ kgm
3
Saccharomyces 300,662
0,4052 1670,1
Air 441,354
0,5948 998
Universitas Sumatera Utara
Σ 742,016
1
ρ
camp
998 5948
, 1
, 1670
4052 ,
1 +
= = 1250 kgm
3
= 78,035 lbmft
volume cake, V
3
c
3
594 ,
1250 742,016
m F
c c
= =
ρ =
Perhitungan : Luas penyaringan efektif, A dihitung menggunakan persamaan :
L×A1- ε ρ
c
= V
f
+ ε × L × A ρ
f
− W W
1 Prabhudesai, 1984
Dimana: L
: tebal cake pada frame A
: luas efektif penyaringan ρ
c
: densitas cake, kgm
3
ρ
f
: densitas filtrat, kgm W
: fraksi massa cake dalam umpan ε
: porositas cake
3
Waktu proses, t
p
• tebal cake, L = 200 mm 20 cm Ulrich, 1984
direncanakan selama 1 jam
diasumsikan tebal cake, L = 5 cm = 0,05 m • luas permukaan plate direncanakan = 0,2 m
• W =
3
1442 ,
5145,520 742,016 =
= umpan
alir laju
cake massa
alir laju
• Porositas cake, ε =
054 ,
035 ,
78 8
, 73
1 8
, 73
1 =
− =
−
cake
ρ Luas efektif penyaringan, A
0,05 A 1 – 0,054 1250 =
{ }
− ×
+ 1442
, 1
1442 ,
099 ,
990 01
, 054
, 447
, 4
A 59,125 A =
337 ,
166 10
. 4
, 5
447 ,
4
4
A
−
+ 59,125 A = 739 + 0,090 A
A = 12,518 m Faktor keamanan, fk = 10
2
Maka luas plate = 1 + fk A = 13,769 m
2
Universitas Sumatera Utara
Jumlah plate yang dibutuhkan =
= 2
, 13,769
68,845 buah Digunakan jumlah plate sebanyak 69 buah
LC.8 Pompa I P-101
Jenis : centrifugal pump
Laju alir masuk : 1335 kgjam
: 0,742 lbms Densitas, ρ
: 1248,439 kgm
3
: 77,94 lbmft
3
Laju alir volumetrik,Q: Viskositas, μ
: 14,8851 cp : 0,00998 lbmft s
Q = s
ft m
3
00952 ,
94 ,
77 742
, =
= ρ
1. Perncanaan Pompa
Diameter pipa ekonomis, D De
= 3,9Q
e 0,45
ρ = 3,9 0,00952
0,13 0,45
77,94
0,13
Dari Appendix A-5 Geankoplis dipilih : = 0,846 in
= 0,0705 ft • Jenis pipa carbon stell, sch 40
• Diameter nominal = 1 in = 0,083 ft
• Diameter dalam = 1,049 in
= 0,087 ft • Diameter luar
= 1,315 in = 0,109 ft
Luas penampang pipa dalam Ai = 0,00600 ft
2. Pengecekan bilangan Reynold, NRe
2
Kecepatan rata-rata fluida, V V =
s ft
A Q
587 ,
1 00600
, 00952
, =
=
NRe = 256
, 1078
00998 ,
587 ,
1 87
, 94
, 77
= ×
× =
µ ρ
V ID
laminar Untuk commercial stell, ε = 0,00015 ft
Kekasaran relatif =
0017 ,
087 ,
00015 ,
= =
ID ε
Untuk aliran laminar, f = 015
, 256
, 1078
16 Re
16 =
= N
3. Menentukan panjang ekivalen total pipa, ΣL
Universitas Sumatera Utara
kelengkapan pipa • Panjang pipa lurus, L
1
• 1 buah gate valve fully open LD = 13 = 10 ft
L
2
• 3 buah elbow standart 90 = 1×13×0,087
= 1,131 ft
o
L LD = 30
3
• 1 buah sharp edge entrance K= 0,5 ; LD = 28 = 3×30×0,087
= 5,22 ft
L
4
• 1 buah sharp edge exit K= 1,0 ; LD = 58 = 1×28×0,087
= 2,436 ft
L
5
ΣL = L
= 1×58×0,087 = 5,046 ft
1
+ L
2
+ L
3
+ L
4
+ L
5
4. Menentukan Friksi, ΣF
= 23,833 ft
ΣF =
lbm lbf
ft ID
gc L
V f
643 ,
087 ,
2 ,
32 2
833 ,
23 587
, 1
015 ,
4 2
4
2 2
= ×
× ×
× ×
= ∑
5. Kerja yang dibutuhkan, -W
-Wf = ΔZ
f
gc g
+ ρ
P gc
V ∆
+ ∆
2
2
+ ΣF ΔZ diperkirakan 2 ft
-Wf = 2,643
lbm lbf
6. Daya pompa, Ws
Ws =
0036 ,
550 94
, 77
00952 ,
2,643 550
= ×
× =
− ρ
Q Wf
hp Jika effisiensi pompa 75
Maka daya aktual motor = 005
, 75
, 0036
, =
hp
LC.9 Pompa II P-102
Jenis : centrifugal pump
Laju alir masuk : 5183, 831 kgjam
: 2,879 lbms Densitas, ρ
: 1025,0452 kgm
3
: 63,9913 lbmft
3
Viskositas, μ : 0,9004 cp
: 0,0006 lbmft s
Universitas Sumatera Utara
Laju alir volumetrik,Q: Q =
s ft
m
3
045 ,
9913 ,
63 879
, 2
= =
ρ
1. Perncanaan Pompa
Diameter pipa ekonomis, D De
= 3,9Q
e 0,45
ρ = 3,9 0,045
0,13 0,45
63,9913
0,13
Dari Appendix A-5 Geankoplis dipilih : = 1,659 in
= 0,138 ft • Jenis pipa carbon stell, sch 40
• Diameter nominal = 2 in = 0,167 ft
• Diameter dalam = 2,067 in
= 0,172 ft • Diameter luar
= 2,375 in = 0,198 ft
Luas penampang pipa dalam Ai = 0,02330 ft
2. Pengecekan bilangan Reynold, NRe
2
Kecepatan rata-rata fluida, V V =
s ft
A Q
93 ,
1 02330
, 045
, =
=
NRe = 253
, 35404
0006 ,
93 ,
1 172
, 9913
, 63
= ×
× =
µ ρ
V ID
turbulen Untuk commercial stell, ε = 0,00015 ft
Kekasaran relatif =
0009 ,
172 ,
00015 ,
= =
ID ε
Untuk aliran turbulen, f = 00576
, 253
, 35404
079 ,
Re 079
,
25 ,
25 ,
= =
N
3. Menentukan panjang ekivalen total pipa, ΣL
kelengkapan pipa • Panjang pipa lurus, L
1
• 1 buah gate valve fully open LD = 13 = 10 ft
L
2
• 3 buah elbow standart 90 = 1×13×0,172
= 2,236 ft
o
L LD = 30
3
• 1 buah sharp edge entrance K= 0,5 ; LD = 28 = 3×30×0,172
= 10,32 ft
Universitas Sumatera Utara
L
4
• 1 buah sharp edge exit K= 1,0 ; LD = 58 = 1×28×0,172
= 4,816 ft
L
5
ΣL = L
= 1×58×0,172 = 9,976 ft
1
+ L
2
+ L
3
+ L
4
+ L
5
4. Menentukan Friksi, ΣF
= 37,348 ft
ΣF =
lbm lbf
ft ID
gc L
V f
289 ,
172 ,
2 ,
32 2
348 ,
37 93
, 1
00576 ,
4 2
4
2 2
= ×
× ×
× ×
= ∑
5. Kerja yang dibutuhkan, -W
-Wf = ΔZ
f
gc g
+ ρ
P gc
V ∆
+ ∆
2
2
+ ΣF ΔZ diperkirakan 3,5 ft
-Wf = 3,789
lbm lbf
6. Daya pompa, Ws
Ws =
0198 ,
550 9913
, 63
045 ,
3,789 550
= ×
× =
−
ρ
Q Wf
hp Jika effisiensi pompa 75
Maka daya aktual motor = 03
, 75
, 0198
, =
hp
LC.10 Pompa III P-103
Jenis : centrifugal pump
Laju alir masuk : 5145,520 kgjam
: 2,859 lbms Densitas, ρ
: 976,7791 kgm
3
: 60,9782 lbmft
3
Laju alir volumetrik,Q: Viskositas, μ
: 1,0512 cp : 0,0007 lbmft s
Q = s
ft m
3
047 ,
9782 ,
60 859
, 2
= =
ρ
1. Perncanaan Pompa
Diameter pipa ekonomis, D De
= 3,9Q
e 0,45
ρ = 3,9 0,047
0,13 0,45
60,9782
0,13
Dari Appendix A-5 Geankoplis dipilih : = 1,681 in
= 0,140 ft
Universitas Sumatera Utara
• Jenis pipa carbon stell, sch 40 • Diameter nominal = 2 in
= 0,167 ft • Diameter dalam
= 2,067 in = 0,172 ft
• Diameter luar = 2,375 in
= 0,198 ft Luas penampang pipa dalam Ai
= 0,02330 ft
2. Pengecekan bilangan Reynold, NRe
2
Kecepatan rata-rata fluida, V V =
s ft
A Q
01 ,
2 02330
, 047
, =
=
NRe = 714
, 30115
0007 ,
01 ,
2 172
, 9782
, 60
= ×
× =
µ ρ
V ID
turbulen Untuk commercial stell, ε = 0,00015 ft
Kekasaran relatif =
0009 ,
172 ,
00015 ,
= =
ID ε
Untuk aliran turbulen, f = 00599
, 714
, 30115
079 ,
Re 079
,
25 ,
25 ,
= =
N
3. Menentukan panjang ekivalen total pipa, ΣL
kelengkapan pipa • Panjang pipa lurus, L
1
• 1 buah gate valve fully open LD = 13 = 10 ft
L
2
• 3 buah elbow standart 90 = 1×13×0,172
= 2,236 ft
o
L LD = 30
3
• 1 buah sharp edge entrance K= 0,5 ; LD = 28 = 3×30×0,172
= 10,32 ft
L
4
• 1 buah sharp edge exit K= 1,0 ; LD = 58 = 1×28×0,172
= 4,816 ft
L
5
ΣL = L
= 1×58×0,172 = 9,976 ft
1
+ L
2
+ L
3
+ L
4
+ L
5
4. Menentukan Friksi, ΣF
= 37,348 ft
ΣF =
lbm lbf
ft ID
gc L
V f
326 ,
172 ,
2 ,
32 2
348 ,
37 01
, 2
00599 ,
4 2
4
2 2
= ×
× ×
× ×
= ∑
Universitas Sumatera Utara
5. Kerja yang dibutuhkan, -W
-Wf = ΔZ
f
gc g
+ ρ
P gc
V ∆
+ ∆
2
2
+ ΣF ΔZ diperkirakan 3,5 ft
-Wf = 3,826
lbm lbf
6. Daya pompa, Ws
Ws =
02 ,
550 9782
, 60
047 ,
3,826 550
= ×
× =
−
ρ
Q Wf
hp Jika effisiensi pompa 75
Maka daya aktual motor = 03
, 75
, 02
, =
hp
LC.11 Pompa IV P-104
Jenis : centrifugal pump
Laju alir masuk : 4403,504 kgjam
: 2,446 lbms Densitas, ρ
: 984,3814 kgm
3
: 61,4528 lbmft
3
Laju alir volumetrik,Q: Viskositas, μ
: 1,0831 cp : 0,00073 lbmft s
Q = s
ft m
3
039 ,
4528 ,
61 446
, 2
= =
ρ
1. Perncanaan Pompa
Diameter pipa ekonomis, D De
= 3,9Q
e 0,45
ρ = 3,9 0,039
0,13 0,45
61,4528
0,13
Dari Appendix A-5 Geankoplis dipilih : = 1,547 in
= 0,129 ft • Jenis pipa carbon stell, sch 40
• Diameter nominal = 1,5 in = 0,125 ft
• Diameter dalam = 1,610 in
= 0,134 ft • Diameter luar
= 1,900 in = 0,158 ft
Luas penampang pipa dalam Ai = 0,01414 ft
2. Pengecekan bilangan Reynold, NRe
2
Universitas Sumatera Utara
Kecepatan rata-rata fluida, V V =
s ft
A Q
76 ,
2 01414
, 039
, =
=
NRe = 959
, 31110
00073 ,
76 ,
2 134
, 4528
, 61
= ×
× =
µ ρ
V ID
turbulen Untuk co
mmercial stell, ε = 0,00015 ft Kekasaran relatif
= 0011
, 134
, 00015
, =
= ID
ε
Untuk aliran turbulen, f = 00595
, 959
, 31110
079 ,
Re 079
,
25 ,
25 ,
= =
N
3. Menentukan panjang ekivalen total pipa, ΣL
kelengkapan pipa • Panjang pipa lurus, L
1
• 1 buah gate valve fully open LD = 13 = 10 ft
L
2
• 3 buah elbow standart 90 = 1×13×0,134
= 1,742 ft
o
L LD = 30
3
• 1 buah sharp edge entrance K= 0,5 ; LD = 28 = 3×30×0,134
= 8,04 ft
L
4
• 1 buah sharp edge exit K= 1,0 ; LD = 58 = 1×28×0,134
= 3,752 ft
L
5
ΣL = L
= 1×58×0,134 = 7,772 ft
1
+ L
2
+ L
3
+ L
4
+ L
5
4. Menentukan Friksi, ΣF
= 31,306 ft
ΣF =
lbm lbf
ft ID
gc L
V f
658 ,
134 ,
2 ,
32 2
306 ,
31 76
, 2
00595 ,
4 2
4
2 2
= ×
× ×
× ×
= ∑
5. Kerja yang dibutuhkan, -W
-Wf = ΔZ
f
gc g
+ ρ
P gc
V ∆
+ ∆
2
2
+ ΣF ΔZ diperkirakan 3,5 ft
-Wf = 4,158
lbm lbf
6. Daya pompa, Ws
Universitas Sumatera Utara
Ws =
02 ,
550 4528
, 61
039 ,
158 ,
4 550
= ×
× =
−
ρ
Q Wf
hp Jika effisiensi pompa 75
Maka daya aktual motor = 03
, 75
, 02
, =
hp
LC.12 Menara Destilasi MD-101
Jenis : sieve-tray
Kondisi Operasi : Temperatur
: 92.61 Tekanan
: 1 atm C
Data :
Dari perhitungan neraca massa, didapat: light key
LK = etanol heavy key
HK = air R
DM
= 20,977 X
HF
R = 0,965
D
= 31,466 X
LF
X = 0,034
LW
X = 0,002
D = 354,292 kgjam
HW
X = 0,997
W = 4049,212 kgjam
HD
= 0,096 α
LD
X = 2.301
LD
= 0,904 α
LW
= 2.239
Mencari tahap minimum dengan menggunakan persamaan
:
log ]
W X
W X
D X
D X
log[ N
av ,
L LW
HW HD
LD m
α =
Geankoplis, 1997
dimana
LW LD
av ,
L
. α
α =
α 2,27
2,239 301
, 2
,
= ⋅
=
av L
α
3134 ,
10 27
. 2
] 002
. 997
. 096
. 904
. log[
= =
m
N
≈ 11 tahap
Universitas Sumatera Utara
−
+ +
− =
+ −
=
5 .
m
X 1
X X
2 .
117 11
X 4
. 54
1 exp
1 1
N N
N Y
Walas, 1988
dimana, 1
R R
R X
d dm
d
+ −
=
0.3231 1
31,466 977
, 20
31,466 =
+ −
= X
0.4206 0.3231
1 0.3231
0.3231 2
. 117
11 0.3231
4 .
54 1
exp 1
5 .
=
−
⋅ +
⋅ +
− =
Y
tahap 20
711 .
19 0.4206
1 0.4206
11 1
1
= =
− +
= −
+ =
+ −
=
N Y
Y N
N N
N N
Y
m m
Maka, jumlah tahap teoritis = 20 tahap = 19 tray teoritis + 1 reboiler Efisiensi tray 85, maka jumlah tray =
353 .
22 85
. 19 =
≈ 23 trays = 24 tahap
Penentuan Umpan Masuk dengan persamaan:
=
2 HD
LW LF
HF
X X
D W
X X
log 206
. Ns
Ne log
Geankoplis, 1997
=
2
0.096 0.002
292 ,
354 212
, 4049
0.034 0.965
log 206
. log
Ns Ne
-0,1831 log
= Ns
Ne
0,656 =
Ns Ne
N
e
= 0,656 N
N = N
s e
+ N 24 = 0,656 N
s s
+ N N
s s
N = 14
e
Jadi, umpan masuk pada piring ke – 10 dari atas. = 24 – 14 = 10
Universitas Sumatera Utara
Disain kolom Destilasi
Direncanakan : Jarak tray t
= 0.4 m Treybal, 1984
Hole diameter d
o
Space between hole center p’= 12 mm
Treybal, 1984 = 6 mm
Treybal, 1984
Weir height h
w
Pitch = triangular ¾ in
Treybal, 1984 = 5 cm
Treybal, 1984
Data : Suhu dan tekanan pada destilasi adalah 365.610 K dan 1 atm
Tabel LC.8 Komposisi bahan pada alur Vd
Komponen
alur Vdkmoljam mol
Mr mol x Mr
EtOH
240,081 0.904
46.070 41.647
H2O
25,495 0.096
18.016 1.729
Avg.mol wieght
265,576 43.376
Laju alir gas G` = 265,576 kmoljam = 0.0738 kmols ρ
v
610 .
365 273
4 .
22 376
. 43
×
= = 1,446 kgm
Laju alir volumetrik gas Q =
3
273 610
, 365
4 ,
22 0738
, ×
×
= 2,213 m
3
Tabel LC.9 Komposisi bahan pada alur Lb s
bahan F kgjam N kmoljam
ρ kgm3 V m
3
vol ρ kgm3
EtOH 54,487
1,183 513,06
0,1062 0.0102
5,233 H2O
15217,257 844,465
1616,81 9,4119
0.9039 1461,434
Glukosa 296,148
1,644 331,15
0,8943 0.0859
28,446 Total
15567,893 847,292
10,4124 1
1495,113
Laju alir massa cairan L` = 15567,893 kgjam = 4,324 kgs
Laju alir volumetrik cairan q = 113
, 1495
4,324 = 0.00289 m
3
s
Surface tension σ = 0.04 Nm
Lyman, 1982
2 o
a o
p d
907 .
A A
=
2 a
o
0.0120 0.006
907 .
A A
= = 0.2268
Universitas Sumatera Utara
2 1
2 1
V L
1,446 1495,113
2,213 0,00289
ρ ρ
Q q
=
= 0.04 ≈ 0.1
dikarenakan nilainya kurang dari 0.1, maka digunakan 0.1 Treybal,1984. α = 0.0744t + 0.01173 = 0.07440.4 + 0.01173 = 0.04149
β = 0.0304t + 0.05 = 0.03040.4 + 0.05 = 0.02716
C
F
2 ,
2 1
V L
0.02 σ
β ρ
qQ ρ
1 log
α
+
⋅ =
=
2 ,
0.02 0.04
0.02716 0,1
1 log
0.04149
+
= 0,0788 V
F
5 ,
V V
L F
ρ ρ
ρ C
−
= =
5 ,
1,446 1,446
1495,113 0,0788
− = 2,532 ms
Asumsi 80 kecepatan luapan Treybal, 1984
V = 0.8 × 2,532 = 2,025 ms A
n
2,025 2,213
= = 1,093 m
Untuk W = 0,7T dari tabel 6.1 Treybal, diketahui bahwa luas daerah semburan bawah sebesar 8,8.
2
A
t
1,198 088
, 1
1,093 =
− =
m Column Diameter
T = [41,198 π]
2 0.5
Weir length W = 0.71,198
= 0.839 m = 1,235 m = 48,622 in
Downsput area A
d
= 0.0881,198 = 0.1054 m
Active area A
2 a
= A
t
– 2A
d
= 1,198 – 20.1054 = 0,9872 m
2
Tinggi puncak h
1
Misalkan h
1
h = 0.025 m
1
T = 0.0251,235 = 0.0202
Universitas Sumatera Utara
2 1
5 ,
2 2
2 eff
W T
T h
2 1
W T
W T
W W
+
−
−
=
Treybal,1984
2 5
, 2
2 2
eff
0.839 1,235
1,235 0.025
2 1
0.839 1.235
0.839 1,235
W W
+
−
−
=
{ }
2 2
eff
1.472 0.0202
2 687
, 2,167
W W
+ −
=
269 ,
1 W
W
eff
=
3 2
eff 3
2 1
W W
W q
666 .
h
=
3 2
3 2
1
1,269 0.839
0.00289 666
. h
= m
0.0172 h
1
= perhitungan diulangi dengan memakai nilai h
1
= 0,0172 m hingga nilai h
1
Perhitungan Pressure Drop
konstan pada nilai 0,0173 m.
Dry pressure drop A
o
= 0,2268 × 0,9872 = 0,2239 m u
2 o
884 ,
9 0,2239
213 ,
2 A
Q
o
= =
=
C
o
25 .
o
l d
09 .
1
=
untuk h
o
= 6 mm, ld
o
C = 0.32 Tabel 6.2, Treybal, 1984
o
1.4492 32
. 1
09 .
1
25 .
=
=
=
L v
2 o
2 o
d
ρ ρ
C u
. 51
h
= 1495,113
1,446 1,4492
884 ,
9 .
51 h
2 2
d
m 0021
. mm
135 ,
2 h
d
= =
Universitas Sumatera Utara
Hydraulic head 0,9872
2,213 A
Q V
a a
= =
= 2,242 ms
2 0.839
1,235 2
W T
z +
= +
=
= 1,037 m
+ −
+ =
z q
225 .
1 ρ
V h
238 .
h 725
. 0061
. h
5 ,
V a
w w
L
+ −
+ =
1,037 0.00289
225 .
1 421.446
0.052,2 238
, 0.05
725 .
0061 .
h
5 ,
L
m 0.0136
h
L
= Residual pressure drop
g d
ρ g
σ 6
h
o L
c R
=
8 0.0069.
1495,113 1
0.04 6
h
R
= = 0.0027 m
Total gas pressure drop h
G
= h
d
+ h
L
+ h h
R G
0021 .
= + 0.0136 + 0.0027
h
G
= 0.0184 m Pressure loss at liquid entrance
A
da
= 0.025 W = 0.021 m
2 da
2
A q
g 2
3 h
=
2
2 2
0.021 0.00289
g 2
3 h
=
= 0.0029 m Backup daerah semburan bawah
h
3
= h
G
+ h h
2 3
h = 0.0184 + 0.0029
3
= 0.0213 m
Universitas Sumatera Utara
Pengecekan luapan h
w
+ h
1
+ h
3
h = 0.05 + 0,0173 + 0.0213
w
+ h
1
+ h
3
t2 = 0.42 = 0.2 m = 0.0886 m
karena nilai h
w
+ h
1
+ h
3
Spesifikasi kolom destilasi
lebih kecil dari t2, maka spesifikasi ini dapat diterima, artinya dengan rancangan plate seperti ini diharapkan tidak terjadi
luapan.
Tinggi kolom = 24 × 0.4 m = 9.6 m
Tinggi tutup =
235 ,
1 4
1 = 0.309 m
Tinggi total = 9.6 + 20.309
= 10,218 m Tebal tray
=
o o
d d
l ×
=
6 167
. ×
= 1,002 mm Tekanan operasi = 1 atm = 14.694 psi
Faktor kelonggaran = 20 Maka, P
design
Joint efficiency = 0.85
Brownell,1959 = 1.2 14.694 = 17,6352 psi
Allowable stress = 12650 psia
Brownell,1959 Tebal shell tangki:
1,2P -
2SE PD
t =
2 1.217,635
- .85
2126500 48,622
17,6352 t
= = 0.0399 in
Faktor korosi = 0.125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan
= 0.0399 in + 0.125 in = 0.165 in Tebal shell standar yang digunakan = 316 in Brownell,1959
Universitas Sumatera Utara
LC.13 Kondensor K-101
Jenis : shell and tube exchanger
Deskripsi :
Tabel LC.10 Deskripsi Kondensor
DESCRIPTION Unit
SHELL SIDE TUBE SIDE
Hot Fluid Cold Fluid
1
Fluid Type Camp. etanol
Cold water In
Out In
Out
2 Temperature T
°C 92.61
81.14 25
40 °F
199 178
77 104
3
Total Flow W
kgh 11518,681
12915,667 lbh
23037,362 28414,467
4
Total Heat Transfer Q
kkalh 1349687,235
Btuh 1279251,640
5
Pass
1 4
6 Length L
Ft -
12 In
- 144
7
OD Tubes
In -
0.75 8
BWG -
16 9
Pitch Square In
- 1
Mencari Δt
1 2
1 2
t t
ln t
t LMTD
∆ ∆
∆ −
∆ =
Kern, 1965
untuk aliran counter:
1 2
2 2
1 1
t T
t t
T t
− =
∆ −
= ∆
Keterangan : T
1
T
2
= Suhu masuk dan keluar fluida panas, t
F
1
t
2
= Suhu masuk dan keluar fluida dingin, F
F LMTD
o
88.32 77
178 104
199 ln
77 178
104 199
=
−
− −
− −
=
Koreksi LMTD CMTD CMTD
Δt = LMTD × Ft
1 2
2 1
t t
T T
R −
− =
=
0.46 77
104 178
199 =
− −
Universitas Sumatera Utara
1 1
1 2
t T
t t
S −
− =
=
0.37 178
199 77
104 =
− −
Dari Fig. 18, Kern, 1988 didapat Ft = 0.97 CMTD
Δt = 88.32 × 0.97 = 85.67
Caloric Temperature T
F
c
dan t
c
188.5 2
178 199
2 T
T T
2 1
c
= +
= +
=
5 .
99 2
104 77
2 t
t t
2 1
c
= +
= +
=
F
Menghitung jumlah tubes yang digunakan
F
Dari Tabel 8. Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas light organic dan fluida dingin air, diperoleh U
D
= 75 – 150, faktor pengotor R
d
Diambil U = 0,003
D
= 90 Btujam ⋅ft
2
a. Luas permukaan untuk perpindahan panas, ⋅°F
2 D
ft 915
, 165
85.67 90
1279251,64 Δt
U Q
A =
× =
× =
Luas permukaan luar a ″ = 0.1963 ft
2
Jumlah tube, ft
Tabel 10. Kern, 1965 43
, 70
ft ft
0.1963 ft
12 ft
915 ,
165 a
L A
N
2 2
t
= ×
= ×
= buah
Nilai terdekat adalah 70 buah dengan ID shell = 10 in Tabel 9. Kern, 1965 b. Koreksi U
D
Koefisien menyeluruh kotor
t A
Q U
D
∆ ⋅
=
A = 0.1963 × 12 × 70 = 164,892 ft
2
558 ,
90 85,67
164,892 1279251,64
= ⋅
=
D
U Btu h ft
2
Penentuan R F
D
1. Flow Area a
design:
a. shell side
