Jari-jari R = 5,1864 2 = 2,5932 m
= 102,0952 in H = D
i
= 5,1864 m = 204,1904 in
H
T
= x 5,1864
= 6,2237 m Direncanakan : h
h
: D
i
= 1: 4 Dimana : h
h
= tinggi head D
i
= diameter dalam tangki Tinggi tutup = h
h
= ¼ D
i
= ¼ x 5,1864 m = 1,2966 m
Tinggi shell tangki h
s
= h
T
- 2h
h
= 6,2237 – 2 x 1,2966 = 3,6305 m
b.Tekanan design Tinggi bahan dalam tangki H
c
= V
1
V
t
x H
T
= 255,5366 306,6439 x 6,2237
= 5,1864 m P
hidrostatik
= ρ x g x H
c
= 994,1941 x 9,8 x 5,1864 = 50531,9501 Nm
2
= 50,5320 kPa P
o
= Tekanan operasi = 1 atm = 101,3250 kPa Faktor kelonggaran
= 20 P
design
= 1 + 0,2 x P
hidrostatik
+ P
o
= 1 + 0,2 x 50,5320 + 101,3250 kPa = 182,2283 kPa = 1,7985 atm = 0,2608 psi
c. Tebal dinding reaktor bagian silinder
Direncanakan menggunakan bahan konstruksi High Alloy Steel 316 Peters, et.al., 2004, diperoleh data :
- Joint efficiency E
: 0,85 -
Allowable stress S : 18700 psia
Universitas Sumatera Utara
- Corrosion Allowance CA : 0,1 intahun
- Umur alat n direncanakan : 10 tahun
Tebal silinder dt = Peters, et.al., 2004
dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder in
P =
tekanan desain psi R
= jari-jari dalam tangki in = D2
S =
Allowable working stress CA =
Corrosion allowance n
= umur alat yang direncanakan
E =
efisiensi sambungan dt
= 10
1 ,
2608 ,
6 ,
85 ,
18700 0952
, 102
2608 ,
x x
x x
+ −
= 1,0017 in Dipilih tebal silinder standar = 1,125 in Brownell Young, 1959
d. Tebal dinding head Direncanakan menggunakan bahan konstruksi High Alloy Steel 316 Peters,
et.al., 2004, diperoleh data : -
Joint efficiency E : 0,85
- Allowable stress S
: 18700 psia -
Corrosion Allowance CA : 0,1 intahun -
Umur alat n direncanakan : 10 tahun -Tebal head dh =
Peters, et.al., 2004 dimana :
d = tebal dinding tangki bagian silinder in
P = tekanan desain psi
D = diameter dalam tangki in
S = Allowable working stress
CA = Corrosion allowance n
= umur alat yang direncanakan E
= efisiensi sambungan
Universitas Sumatera Utara
dh =
10 1
, 2608
, 6
, 85
, 18700
1904 ,
204 2608
, x
x x
x +
− = 1,0034 in
Dipilih tebal silinder standar = 1,125 in Brownell Young, 1959 e. Pengaduk impeller
Jenis : flat 6 blade turbine turbin datar enam daun
Jumlah turbin : 2 buah
Kecepatan putaran N = 60 rpm = 1 rps Efisiensi motor = 80 Peters Timmerhaus, 1991
Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : D
a
: D
t
= 1 : 3 Geankoplis, 2003
L : D
a
= 1 : 4 Geankoplis, 2003
W : D
a
= 1 : 8 Walas, 1990
C
2
: H
t
= 1 : 6 Walas, 1990
C
1
: H
t
= 1 : 3 Walas, 1990
4 Baffle : J : D
t
= 1 : 12 Walas, 1990
Jarak pengaduk 1 dan 2 = ½ H
t
Walas, 1990 dimana : D
a
= diameter pengaduk D
t
= diameter tangki
L = panjang blade pada turbin
W = lebar daun pengaduk
J = lebar baffle
C
1
= jarak pengaduk dari atas tangki C
2
= jarak pengaduk dari dasar tangki Jadi:
Diameter pengaduk D
a
= 13 × D
t
= 13 × 5,1864 m = 1,7288 m
Panjang blade pada turbin L = 14 x 1,7288 m = 0,4322 m
Lebar daun pengaduk W = 18
× D
a
= 18 × 1,7288 m = 0,2161 m
Tinggi pengaduk dari dasar C
2
= 16 × H
t
= 16 × 6,2237 m = 1,0373 m
Tinggi pengaduk dari atas C
1
= 13 x H
t
= 13 × 6,2237 m = 2,0746 m
Lebar baffle J = 112 Dt = 112
× 5,1864 m = 0,4322 m
Universitas Sumatera Utara
Jarak antar pengaduk C’ = ½ H
t
= 12 x 5,1864 m = 3,1119 m Daya untuk pengaduk
Bilangan Reynold N
Re
= µ
ρ N
Da
2
= 3600
0,976 994,1941
1 1,7288
2
× ×
= 10955591,82
Dari figure 3.4-5 Geankoplis, 2003, untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np
u
= 2,7. Np
u
Np = 0,8 Mezaki et al, 2000
Np = 2,7 : 0,8 = 3,375
Maka,
5 3
Da N
Np P
× ×
× =
ρ Geankoplis, 2003
5 3
Da N
Np P
× ×
× =
ρ = 51818,24677 Js
= 69,4894 hp Daya motor Pm = P 0,8
= 69,4894 0,8 = 86,8616 hp Maka dipilih daya motor 87 hp.
e. Jaket Dari neraca panas, jumlah steam pemanas yang diperlukan = 8672,9557kgjam
F
P
= 8672,9557 kgjam Densitas air pada suhu 180
o
C adalah 5,147 kgm
3
hysis V
P
=
3
kgm 5,147
kgjam 8672,9557
= 1685,0506 m
3
jam Ditetapkan jarak jaket = ½ in
≈ 0,013 m sehingga : Tebal dinding tangki 1¼ in, maka:
- Diameter dalam D
1
= D + tebal tangki = 204,1904 + 1,25
Universitas Sumatera Utara
= 205,4404 in = 5,2182 m
- Diameter luar D
2
= 2 γ +D
1
= 2 × 0,01270 + 5,2182
= 5,2436 m
Luas yang dilalui steam A =
π 4
× D
2 2
– D
1 2
=
π 4
× 5,2436
2
m
2
– 5,2182
2
m
2
= 0,2086 m
2
Tebal dinding jaket d
j
Direncanakan menggunakan bahan konstruksi High Alloy Steel 316 Peters, et.al., 2004, diperoleh data :
- Joint efficiency E
: 0,85 -
Allowable stress S : 18700 psia
- Corrosion Allowance CA : 0,1 intahun
- Umur alat n direncanakan : 10 tahun
Tebal silinder d = Peters, et.al., 2004
dimana : d
= tebal dinding tangki bagian silinder in P
= tekanan desain psi R
= jari-jari dalam tangki in = D2 S
= Allowable working stress CA = Corrosion allowance
n = umur alat yang direncanakan
E = efisiensi sambungan
dj = 10
1 ,
2608 ,
6 ,
85 ,
8700 0952
, 102
2608 ,
x x
x x
+ −
= 1,0017 in Dipilih tebal silinder standar = 1,125 in Brownell Young, 1959
12. Reaktor II R-220
Fungsi : tempat terjadi reaksi dehidrasi pentosa menghasilkan
furfural.
Universitas Sumatera Utara
Jenis : Plug flow reactor
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Stainless Steel SA-240
Jumlah : 1 unit
Reaksi yang terjadi: 100 C
5
H
10
O
5
→
4 2
H SO
100C
5
H
4
O
2
+ 300 H
2
O Temperatur masuk
= 70°C Temperatur keluar
= 220°C Tekanan operasi
= 1000 psi 68,046 atm Tabel LC.4 Komposisi umpan masuk R-220
Laju alir Massa
kgjam Laju alir
Molar Kmoljam
berat ρ
kgltr Laju alir
Volume ltrjam
Viskositas cp
H
2
SO
4
58,7396 0,5994
0,1327 849,7
0,0830 7,5
Air 134,7330
7,4852 0,3045
840,4 0,1924
0,4004 Pentosan
22,1797 0,0017
0,0501 964,3
0,0276 1,091
Pentosa 226,8374
1,5122 0,5126
964,3 0,2823
1,091 442,4896
9,5985 1,0000
0,3029
Densitas campuran: Ρ
camp
= ∑berat
i
.ρ
i
Reid, et all., 1977 = 0,1327 x 849,7 + 0,3045 x 840,4 + 0,0501 x 964,3 + 0,5126 x 964,3
= 911,3610 kgm3 Viskositas campuran
Ln µ
camp
= Σln µ
i
.berat µ
camp
= exp Ln µ
camp
= 0,9932 cp = 2,4038 lb.ftjam
a. Perhitungan Waktu Tinggal
τ Reaktor C
AO
= T
R P
Ao
.
Universitas Sumatera Utara
= 493
314 ,
8 68,046
x = 0,0166 M
τ = 100 sekon
= 0,0278 jam Medeiros, 1985
Fao = 9,5985 kmoljam
Desain Tangki
b. Ukuran reaktor
V = F
Ao
.
Ca
τ Levenspiel, 1999
= 9,5985 . 0,0166
0,0278 = 16,0603 m
3
V
larutan
= 16,0603 m
3
V
tangki
= 1 + 0,2 . V
larutan
= 1,2 16,0603 = 19,2724 m
3
Jumlah tube Direncanakan :
Diameter tube OD = 3,9764 in = 0,101 m
Panjang tube = 8 m
Pitch P
T
= 3,9764 in + 0,25 = 4,2264 square pitch Jumlah tube
= .8
π.10,1 19,2724
2 4
1
= 301 c.
Tebal tube Tekanan operasi = 1000 psi = 6894,76095 kPa
Faktor kelonggaran = 5
Maka, P
design
= 1,05 6894,76095 kPa = 7239,4990 kPa
Universitas Sumatera Utara
Joint efficiency = 0,8 Brownell Young ,1959
Allowable stress = 18.750 psia =129.276,75kPa Brownell Young ,1959 Tebal tube tangki:
in 0,9383
kPa 90
,67239,49 kPa0,8
5 129.276,7
m 0,101
kPa 7239,4990
,6P SE
PD t
= −
= −
=
Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal tube yang dibutuhkan = 0,9383 in + 18 in = 1,0633 in
Tebal tube standar yang digunakan = 1,125 in Brownell Young ,1959 d.
Diameter dan tinggi shell
Diameter shell D = 80,0512 2 + 20,25 = 113,70952 in = 2,8882 m Tinggi shell H = panjang tube = 8 m
e. Diameter dan tinggi tutup
Diameter tutup = diameter tangki = 2,8882 m Rasio axis = 2 : 1
Tinggi tutup =
m 0,7221
2 2,8882
2 1
=
Brownell Young ,1959
Tebal shell dan tutup tangki Tutup shell dan tutup tangki = tebal tube = 1,125 in
f. Jaket Dari neraca panas, jumlah steam pemanas yang diperlukan = 32,9972 kgjam
F
P
= 32,9972 kgjam
D
19 tube 19 tube
18 P
T
+ OD = 80,0512
Universitas Sumatera Utara
Densitas air pada suhu 180
o
C adalah 5,147 kgm
3
hysis version 3,2 V
P
=
3
kgm 5,147
kgjam 32,9972
= 6,4110 m
3
jam Tebal dinding tangki 1
1 8
in, maka: - Diameter luar reaktor
= Diameter dalam + 2 x tebal tangki = 113,70952 + 2 x 1,125
= 115,9595 in = 2,9454 m
asumsi jarak jaket = 5 in
diameter dalam jaket = 115,9595 in + 2 x 5
= 125,9595 in = 3,199 m Luas yang dilalui steam A
=
π 4
× D
2 2
– D
1 2
=
π 4
× 3,199 m
2
– 2,9454
2
m
2
= 1,2252 m
2
Tebal dinding jaket d
j
Direncanakan menggunakan bahan konstruksi High Alloy Steel 316 Peters, et.al., 2004, diperoleh data :
- Joint efficiency E
: 0,85 -
Allowable stress S : 18700 psia
- Corrosion Allowance CA : 0,1 intahun
- Umur alat n direncanakan : 10 tahun
- Tebal silinder d =
Peters, et.al., 2004 dimana :
d = tebal dinding tangki bagian silinder in
P = tekanan desain psi
R = jari-jari dalam tangki in = D2
S = Allowable working stress
CA = Corrosion allowance n
= umur alat yang direncanakan E
= efisiensi sambungan
Universitas Sumatera Utara
in 3,00
kPa 90
,67239,49 kPa0,8
5 129.276,7
m 1,2252
kPa 7239,4990
,6P SE
PD t
= −
= −
=
Dipilih tebal silinder standar = 3 in Brownell Young, 1959
13. Ekstraktor T-310
Fungsi : mengekstraksi furfural dengan menggunakan toluena.
Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
jenis : stirred tank
Bahan konstruksi : Stainless Steel SA-240
Jumlah : 2 unit
Temperatur operasi = 65°C
Tekanan operasi = 1 atm
LC.5 Komposisi bahan yang masuk ke ekstraktor R-253 Komponen
laju alir massa F
kgjam persen massa
Densitas p kgm
3
V campuran m
3
jam
ASAM SULFAT 58,7396
0,0032 1845
0,0318 AIR
5938,8604 0,3245
996 5,9627
PENTOSAN 22,1797
0,0012 964,3
0,0230 PENTOSA
34,0256 0,0019
1035 0,0329
FURFURAL 123,3995
0,0067 1125
0,1097 TOLUENA
11942,6520 0,6525
864,2 13,8193
Air 181,8678
0,0099 996
0,1826 TOTAL
18301,7245 1,0000
20,1620
Densitas campuran: Ρ
campuran
= ∑berat
i
.ρ
i
Reid, et all., 1977 = 0,0032 x 1845 + 0,3245 x 996 + 0,0012 x 964,3 + 0,0019 x 1035
+ 0,0067 x 1125 + 0,6525 x 864,2 + 0,0099 x 996 = 907,7324 kgm3
Universitas Sumatera Utara
Viskositas campuran Ln µ
camp
= Σln µ
i
.berat Reid, et all., 1977
µ
camp
= exp Ln µ
camp
= 0,6548 cp = 0,0004 lb.ftjam
Perhitungan Dimensi Ekstraktor : Volume campuran, V
l
= 20,1620 m
3
Volume tangki = 1,2 20,1620 = 24,1944 m³
Untuk pengadukan 1
H D
c t
= McCabe et all., 1999
D
t
= H
c
D
t
= H
cs
+ H
e
; di mana H
cs
= tinggi cairan dalam shell Diameter tutup = diameter reaktor = D
t
Rasio axis ellipsoidal head = 2 : 1 Tinggi tutup = H
e
= 4
D
t
Brownell Young, 1959 Maka, D
t
= H
cs
+ He D
t
= H
cs
+ 4
D
t
H
cs
=
t
D 4
3
Volume tutup bawah ekstraktor =
3 t
D 24
π
Brownell Young, 1959 Volume cairan dalam shell =
cs 2
t
H .
D 4
π
=
t 2
t
D 4
3 .
D 4
π
=
3 t
πD 16
3
Volume cairan dalam tangki =
3 t
3 t
D 24
π πD
16 3
+
24,1944 m
3
=
3 t
πD 48
11
Universitas Sumatera Utara
D
t
= 3,2276 m Maka tinggi cairan dalam ekstraktor, H
c
= 3,2276 m Direncanakan digunakan tangki dengan perbandingan D
t
: h
t
= 3 : 4 H
t
=
t
D 3
4
=
3 4
3,2276 m = 4,30345 m Tinggi tutup, H
e
= 4
D
t
=
4 m
3,2276
= 0,8069 m Tinggi shell, H
s
= H
t
– 2H
e
= 4,30345 – 2 x 0,8069 = 2,6897 m Tekanan udara luar, P
o
= 1 atm = 101,325 kPa Tekanan hidrostatik, P
hid
= ρ x g x h
= 907,7324 kgm
3
x 9,8 mdet
2
x 2,6897 m = 28711,9064 Pa = 28,7119 kPa
Tekanan operasi, P
operasi
= 101,325 kPa + 28,7119 kPa = 130,0369
kPa Faktor kelonggaran
= 20 Maka, P
design
= 1,2 130,0369 kPa = 156,0443 kPa
Joint efficiency = 0,85
Brownell Young, 1959 Allowable stress
= 94500 kP Brownell Young, 1959 Tebal shell tangki:
in 0,1236
m 0,0031
kPa 156,0443
1,2 kPa0,85
294500 m
3,2276 kPa
156,0443 1,2P
2SE PD
t
= =
− =
− =
Faktor korosi = 14 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,1236 in + 18 in = 0,2486 in Tebal shell standar yang digunakan = 14 in Brownell Young, 1959
Perancangan pengaduk : Jenis pengaduk
: Flat 6 blade turbin impeller Jumlah baffle
: 4 buah Untuk turbin standar McCabe,1999, diperoleh :
DaDt = 13 ; Da = 13 x 3,2276 m = 1,0759 m
Universitas Sumatera Utara
EDa = 1 ; E = 1,0759 m
LDa = ¼ ; L = ¼ x 1,0759 m = 0,2690 m
WDa = 15 ; W =
1 5
x 1,0759 m = 0,2152 m JDt = 112
; J =
1 12
x 3,2276 m = 0,0897 m
Kecepatan Pengadukan , N = 0,5 putarandetik Da = 1,0759 m = 3,5288 ft
ρ = 907,7324 kgm
3
= 56,6679 lbmft
3
g
c
= 32,17 lbm.ftlbf.det
2
μ
= 0,6548 cP = 0,0004 lbft.sec
Bilangan Reynold, N
Re
=
sec lbft.
0,0004 lbft
56,6679 putdet
0,5 ft
3,5288 μ
ρ N.
D
3 2
2 a
=
= 227231,31 N
Re
10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
c 5
a 3
T
g ρ
.D N
. K
P =
McCabe, et all., 1999 K
T
= 6,3 McCabe, et all., 1999
Maka daya yang dibutuhkan :
hp 1,3802
ft.lbfdet 550
1hp .lbfdet x
759,0844ft .det
lbm.ftlbf 32,17
lbmft 56,6679
ft .3,5288
putdet 6,3.0,5
P
2 3
5 3
= =
=
Effisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak =
1,7252 8
, 1,3802 =
hp Maka daya motor yang dipilih 2 hp.
14. Kolom Destilasi D-310
Fungsi : Memisahkan Furfural dari Toluena
Universitas Sumatera Utara
Jenis : Sieve – tray column
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C
Jumlah : 1 unit
Tekanan : 1 atm
Data: Dari perhitungan neraca massa dan neraca panas diperoleh:
RDm = 0,2542
D = 11942,6520 kgjam
RD = 0,3051
W = 122,5490 kgjam
X
D
= 0,9998 α
D
= 5,0455 X
W
= 0,0209 α
W
= 3,6590
4,2967 3,6590
. 5,0455
.
,
= =
=
W D
av L
α α
α Geankoplis, 2003
Nm =
Geankoplis, 2003 =
4,2967 log
] 3,6590
3,6590 1
0,9998 1
0,9998 log[
− −
= 3,2133
Dari Gambar 11.7-3 [Geankoplis,1983] diperoleh N
N
m
= 0,26, maka: N =
26 ,
3,2133 26
, =
m
N
= 8,9258 Jumlah piring teoritis = 8,9258 + 1 = 9,9258 reboiler
Efisiensi piring = 85
Geankoplis,1997 Maka jumlah piring yang sebenarnya = 9,92580,85 = 11,6774 = 12 piring.
Perencanaan desain kolom:
Hole diameter = 4,5 mm
Treybal, 1984 Weir height
= 2,5 in Space between hole center p’ = 12 mm
Tray spacing = 0,4 m
Universitas Sumatera Utara
Pitch = triangular ¾ in
Perhitungan Diameter Column Tabel LC.6 Neraca Massa pada Kondensor
Alur Vd Kmoljam
mol Mr
mol x Mr
Toluena 169,3770
0,9998 92,0000
91,9819 Furfural
0,0333 0,0002
96,0000 0,0189
169,4103 92,0008
Laju alir massa gas = 169,4103 Kmoljam = 0,0471 Kmols ρ
v
= = 2,9197 kgm
3
Laju alir volumetrik gas V V = 0,0565 x 22,4 x
= 1,7794 m
3
s Tabel LC.7 Neraca Massa pada Reboiler
Alur Lb Kgjam
Alur Lb Kmoljam
berat Ρ
massa x ρ
Toluena 15585,1361
169,4037 0,9922
791,7 785,4859
Furfural 123,2967
1,2843 0,0078
972,9 7,6364
15708,4329 170,6880
793,1223 Ρ
campuran
= ∑berat
i
.ρ
i
Reid, et all., 1977 = 793,1223 Kgm
3
Laju alir massa cairan = 15708,4329 Kgjam = 4,3635 Kgs Laju alir volumetrik cairanL
= = 0,0055 m
3
s Surface tension
σ = 20 dynecm McCabe, et all., 1999
12 12
L V
793,1223 2,9197
1,7794 0,0066
ρ ρ
V L
=
= 0,0002
Universitas Sumatera Utara
Dari Gambar 18-30, McCabe,1999, diperoleh K
V
= 0,3, maka kecepatan uap :
2,9197 2,9197
- 793,1223
0,3 ρ
ρ ρ
K μ
V V
L V
C
= −
= = 4,9354 fts = 3,1718 ms
V =
= = 1,7794 m
3
s Bubbling area An =
= = 0,5610 m
2
Bubbling area An = =
= 0,4675 m
2
Bubbling area 70-80 McCabe, 1993
Diambil 80 , sehingga: Coloum area Ac
= Bubbling area0,8 = 0,4675 0,8
= 0,5844 m
2
Dc =
= = 0,8628 m
Perhitungan Pressure Drop Luas 3 hole triangular ¾ in adalah ¼ x ¾ x ¾ x
π = 9π64 = 0,4416 in µ
= 4,93540,4416 = 11,1771 in
Dari figure 18.27, diperoleh C = 0,56, maka:
=
L v
2 o
2 o
d
ρ ρ
C u
, 51
h
h
d
= 51,0 x x
2,9197 793,1223
11,1771 0,56
2 2
Universitas Sumatera Utara
= 74,7912 mm Weir height, hw = 2,5 in = 63,5 mm
L
W
= 1,62 x r
c
Perry, 1997 = 1,62 x 0,94522
= 0,7656 m q
L
= =
= 0,3930 m
3
min h
ow
= 43,4 = 43,4
= 26,1849 mm h
l
= β h
w
+ h
ow
β = 0,6
McCabe, 1993 h
l
= 0,6 63,5 +
26,1849
= 53,8110 mm h
t
= h
d
+ h
l
= 74,7912 + 53,8110 = 128,6022 mm
Estimasi h
f,L
= 10 mm, sehingga: Zc
= 2β h
w
+ h
ow
+ h
f,L
+ h
d
= 2.0,6 63,5 + 26,1849 + 10 + 74,7912 = 192,4131
Z = Zcφ
Φ = 0,5
McCabe, 1993 Z
= 192,4131 0,5 = 384,8263 mm = 15,1506 in
Oleh karena Z lebih kecil dari tray spacing maka spesifikasi ini dapat diterima, artinya dengan design plate seperti ini diharapkan tidak terjadi flooding.
Jadi, tinggi coloum = 12 x 0,4
= 4,8 m
Universitas Sumatera Utara
Tinggi tutup = Dc4
= 0,8628 4 = 0,22 m
Tinggi total = 4,8 + 0,22
= 5,02 m Tebal shell tangki
Tekanan operasi = 1 atm = 101,305 kPa Faktor kelonggaran = 5
Maka, P
design
= 1,05 101,305 kPa = 106,3913 kPa Joint efficiency = 0,85
Brownell Young, 1959 Allowable stress = 94500 kPa Brownell Young, 1959
Tebal shell tangki: 1,2P
- 2SE
PD t
= t =
= 0,0006 m = 0,0225 in
Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan
= 0,0225 in + 0,125 in = 0,1475 in Tebal shell standar yang digunakan =
1 4
in Brownell Young,1959
15 Heater I E-224
Fungsi : menaikkan temperatur air proses sebelum masuk ke Reaktor II
Jenis : Double Pipe Heat Exchanger
Dipakai : Pipa 2
× 1
1 4
in IPS, 20 ft Jumlah
: 1 unit Fluida panas
Laju alir steam masuk = 2807,7784 kgjam = 6190,12423 lb
m
jam Temperatur awal T
1
= 230 C
= 446 F
Temperatur akhir T
2
= 114,5094 C
= 238,11692 F
106,37 0,8628 2945000,85 – 1,2106,37
Universitas Sumatera Utara
Fluida dingin Laju alir air
= 5734,7152 kgjam = 12642,9486 lb
m
jam Temperatur awal t
1
= 30 C
= 86 F
Temperatur akhir t
2
= 90 C
= 194 F
Panas yang diserap Q = 1431575,6047 KJjam = 1356866,53339 Btujam
1 ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida
dingin Selisih
T
1
= 446 °F
Temperatur yang lebih tinggi t
2
= 194 °F
∆t
2
= 252 °F
T
2
= 238,11692 °F Temperatur yang lebih rendah
t
1
= 86 °F
∆t
1
= 152,1169 °F
T
1
– T
2
= 207,8831
°F Selisih
t
2
– t
1
= 108
°F ∆t
2
– ∆t
1
= 99,8831
°F 197,8746
152,1169 252
ln 99,8831
Δt Δt
ln Δt
Δt LMTD
1 2
1 2
=
=
− =
F
2 T
c
dan t
c
342,0585 2
238,11692 446
2 T
T T
2 1
c
= +
= +
= F
140 2
86 194
2 t
t t
2 1
c
= +
= +
= F
Fluida panas : anulus, steam.
3 Flow area tube
0,1723 12
2,067 D
2
= =
Tabel 11, Kern 0,1383
12 1,66
D
1
= =
2 2
2 2
1 2
2 a
ft 0,0083
4 0,1383
0,1723 4
D a
= −
= −
= π
π D
Equivalen diam = D
a
= ft
0,0761 0,1383
0,1383 0,1723
D D
2 2
1 2
1 2
2
= −
= − D
Universitas Sumatera Utara
4 Kecepatan massa
a a
W a
G =
= 2
ft jam
m lb
7 748580,307
0,0083 6190,12423
⋅ =
5 Pada T
c
= 342,0585 F,
µ = 0,03708 lb
m
ft. jam Gbr.14,
Kern
μ a
G a
D Re
a
× =
= 3
1537116,87 0,03708
7 748580,307
0,0761 =
×
6 J
H
= 330 Gbr.24, Kern
7 Pada T
c
= 342,0585 F, c = 8,455 Btulb
m
. F
Gbr.3, Kern k = 0,65 Btujamft
2
Fft Tabel 4, Kern
0,7843 0,65
0,03708 8,455
k .
c
3 1
3 1
=
×
=
µ
8 h =
14 ,
3 1
⋅
w k
c e
D k
H J
µ µ
µ Pers. 6.15b, Kern
= 1
0,7843 0,0761
0,65 330
× ×
× = 736,3885 Btujamft
2
F
Fluida dingin : inner pipe, air
3 ′ D =
0,115 12
1,38 =
2 2
2 p
ft 0,0104
4 0,115
3,14 4
D a
= ×
= =
π
4 ′ Kecepatan massa
p a
w p
G =
Pers. 7.2, Kern
Universitas Sumatera Utara
= 2
ft jam
m lb
5 1217819,83
0,0104 5
12642,9488 ⋅
=
5 ′ Pada t
c
= 140 F,
µ = 1,20955 lb
m
ft
2
⋅jam Gbr. 15, Kern
μ p
DG p
Re =
= 5
115786,268 1,20955
5 1217819,83
0,115 =
×
6 ′ Dari Gbr. 24, Kern, diperoleh J
H
= 280 Gbr. 24, Kern
7 ′ Pada t
c
= 140 F, c = 0,98 Btulb
m
°F k = 0,881 Btujamft
2
Fft
1,1040 0,881
1,20955 98
, k
. c
3 1
3 1
=
×
=
µ
8 ′ h
i
=
14 ,
3 1
⋅
w k
c D
k H
J µ
µ µ
Pers. 6.15a, Kern
h
i
= 1
1,1040 0,115
0,881 280
× ×
× = 789,3559
9 ′ h
i0
= h
i
656,2115 1,66
1,38 789,3559
= ×
= ×
OD ID
Btujamft
2
F 10 Clean Overall coefficient, U
C
F ft
Btujam 346,9960
736,3885 656,2115
736,3885 656,2115
h h
h h
U
2 o
io o
io C
° ⋅
⋅ =
+ ×
= +
× =
11 U
D
R
d
ketentuan = 0,003
F ft
Btujam 0,0059
003 ,
346,9960 1
1 1
2
° ⋅
⋅ =
+ =
+ =
D C
D
R U
U
U
D
= 170,0137 Btujamft
2
F 12 Luas permukaan yang diperlukan
Q = t
A U
D
∆ ×
× A = =
197,8746 170,0137
339 1356866,53
× = 40,3332 ft
2
Q U
D
x Δt
Universitas Sumatera Utara
Panjang yang diperlukan = ,435
40,3332 = 92,7201 in ft
Berarti diperlukan 3 pipa hairpin 20 ft yang disusun seri.
13 Luas sebenarnya = 120 × 0,435 = 52,2 ft
2
, maka U
D
= = 197,8746
52,2 339
1356866,53 ×
= 131,3641 Btujam.ft
2
.
o
F
R
D
= = 131,3641
346,9960 131,3641
- 346,9960
× = 0,0047 jam.ft
2
.
o
FBtu R
d
hitung ≥ R
d
batas, maka spesifikasi heater dapat diterima.
Pressure drop Fluida panas : Anulus, steam.
1 D
e ’
= D
2
– D
1
= 0,1723 – 0,1383 ft = 0,0339 ft Re
a
’ =
0,03708 7
748580,307 0,0339
× =
µ
a e
G D
= 684629,4632
f = 0,0035 + Pers. 3.47b, Kern
= 0,0035 +
0,42
2 684629,463
,264 = 0,0044
s = 1, ρ = 1 × 62,5 = 62,5
2 ΔF
a
= = = 10,7699 ft 3 V = = = 3,3270 fps
F
i
= 3 x =
= 0,5156 ΔP
a
= = = 4,8982 psi
∆P
a
yang diperbolehkan = 10 psi
Fluida dingin: inner pipe, air.
Q A x
Δt U
C
– U
D
U
C
x U
D
0,264 Re
a
’
0,42
4.f.G
a 2
.L 2.g.ρ
2
.D
e
’ 4 x 0,0044 x 745803077
2
x 120 2 x 4,18.10
8
x 62,5
2
x 0,0339 G
a
3600ρ 748580,3077
3600 x 62,5 V
2
2g’ 3 x 3,3270
2
2 x 32,2 ΔF
a
+ F
i
x ρ
144 10,7699 + 0,5156 x 62,5
144
Universitas Sumatera Utara
1 ′ Untuk Re
p
= 115786,2685 f = 0,0035 + = 0,0055
s = 1 , ρ = 1
× 62,5 = 62,5 2
′ ΔF
p
= =
= 14,5393 ft 3
′ ΔP
p
= = 0,0094 psi
∆P
p
yang diperbolehkan = 10 psi
16 Heater 2 E-222
Fungsi : menaikkan temperatur larutan sebelum masuk ke Reaktor II
Jenis : Double Pipe Heat Exchanger
Dipakai : Pipa 2
× 1
1 4
in IPS, 5 ft Jumlah
: 1 unit Fluida panas
Laju alir steam masuk = 55,1198 kgjam
= 121,5189 lb
m
jam Temperatur awal T
1
= 230 C
= 446 F
Temperatur akhir T
2
= 114,5094 C
= 238,1169 F
Fluida dingin Laju alir bahan
= 442,4896 kgjam = 975,5276 lb
m
jam Temperatur awal t
1
= 70 C
= 158 F
Temperatur akhir t
2
= 90 C
= 194 F
Panas yang diserap Q = 28103,3910 Jjam = 26636,7704 Btujam
1 ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin
Selisih
T
1
= 446 °F
Temperatur yang lebih tinggi t
2
= 194 °F
∆t
2
= 252 °F
T
2
= 238,1169 °F Temperatur yang lebih rendah
t
1
= 158 °F
∆t
1
= 80,1169 °F
T
1
– T
2
= 207,8831
°F Selisih
t
2
– t
1
= 36 °F
∆t
2
– ∆t
1
= 171,8831
°F 0,264
115786,2685
0,42
4.f.G
p 2
.L 2.g.ρ
2
.D’ 4 x 0,0055 x 1217819,835
2
x 120 2 x 4,18.10
8
x 62,5
2
x 0,115 14,5393 x 55
144
Universitas Sumatera Utara
149,9928 80,1169
252 ln
171,8831 Δt
Δt ln
Δt Δt
LMTD
1 2
1 2
=
=
− =
F
2 T
c
dan t
c
342,0585 2
238,1169 446
2 T
T T
2 1
c
= +
= +
= F
176 2
158 194
2 t
t t
2 1
c
= +
= +
= F
Fluida panas : anulus, steam.
1. Flow area tube
0,1723 12
2,067 D
2
= =
Tabel 11, Kern 0,1383
12 1,66
D
1
= =
2 2
2 2
1 2
2 a
ft 0,0083
4 0,1383
0,1723 4
D a
= −
= −
= π
π D
Equivalen diam = D
a
= ft
0,0761 0,1383
0,1383 0,1723
D D
2 2
1 2
1 2
2
= −
= − D
2. Kecepatan massa
a a
W a
G =
= 2
ft jam
m lb
14695,4482 0,0083
121,5189 ⋅
=
3. Pada T
c
= 342,05846 F,
µ = 0,03708 lb
m
ft. jam Gbr.14, Kern
μ a
G a
D Re
a
× =
= 30175,2812
0,03708 14695,4482
0,0761 =
×
6 J
H
=110 Gbr.24, Kern
7 Pada T
c
= 342,05846 F, c = 8,455 Btulb
m
. F
Gbr.3, Kern k = 0,65 Btujamft
2
Fft Tabel 4, Kern
Universitas Sumatera Utara
0,7843 0,65
0,03708 8,455
k .
c
3 1
3 1
=
×
=
µ
8 h =
14 ,
3 1
⋅
w k
c e
D k
H J
µ µ
µ Pers. 6.15b, Kern
= 1
0,7843 0,0761
0,65 110
× ×
× = 245,4628 Btujamft
2
F
Fluida dingin : inner pipe, bahan.
3 ′ D =
0,115 12
1,38 =
2 2
2 p
ft 0,0104
4 0,115
3,14 4
D a
= ×
= =
π
4 ′ Kecepatan massa
p a
w p
G =
Pers. 7.2, Kern
= 2
ft jam
m lb
93966,7561 0,0104
975,5276 ⋅
=
5 ′ Pada t
c
= 176 F,
µ = 1,57242 lb
m
ft
2
⋅jam Gbr. 15, Kern
μ p
DG p
Re =
= 6872,3441
1,57242 93966,7561
0,115 =
×
6 ′ Dari Gbr. 24, Kern, diperoleh J
H
= 20 Gbr. 24, Kern
7 ′ Pada t
c
= 176 F, c = 4,5 Btulb
m
°F k = 0,999 Btujamft
2
Fft
1,9205 0,999
1,57242 5
, 4
k .
c
3 1
3 1
=
×
=
µ
8 ′ h
i
=
14 ,
3 1
⋅
w k
c D
k H
J µ
µ µ
Pers. 6.15a, Kern
Universitas Sumatera Utara
h
i
= 1
1,9205 0,115
0,999 20
× ×
× = 111,2195
9 ′ h
i0
= h
i
92,4596 1,66
1,38 111,2195
= ×
= ×
OD ID
Btujamft
2
F 10 Clean Overall coefficient, U
C
F ft
Btujam 67,1616
245,4628 92,4596
245,4628 92,4596
h h
h h
U
2 o
io o
io C
° ⋅
⋅ =
+ ×
= +
× =
11 U
D
R
d
ketentuan = 0,003
F ft
Btujam 0,0179
003 ,
67,1616 1
1 1
2
° ⋅
⋅ =
+ =
+ =
D C
D
R U
U
U
D
= 55,8988 Btujamft
2
F
12 Luas permukaan yang diperlukan Q =
t A
U
D
∆ ×
× A = =
149,9928 55,8988
26636,7704 ×
= 3,1769 ft
2
Panjang yang diperlukan = ,435
3,1769 = 7,3033 ft
Berarti diperlukan 1 pipa hairpin 5 ft yang disusun seri
13 Luas sebenarnya = 10 × 0,435 = 4,35 ft
2
, maka U
D
= = 149,9928
4,35 26636,7704
× = 40,8246 Btujam.ft
2
.
o
F
R
D
= = 40,8246
67,1616 40,8246
- 67,1616
× = 0,0096 jam.ft
2
.
o
FBtu R
d
hitung ≥ R
d
batas, maka spesifikasi heater dapat diterima.
Pressure drop Fluida panas : Anulus, steam.
Q U
D
x Δt
Q A x
Δt U
C
– U
D
U
C
x U
D
Universitas Sumatera Utara
1 D
e ’
= D
2
– D
1
= 0,1723 – 0,1383 ft = 0,0339 ft Re
a
’ =
0,03708 14695,4482
0,0339 ×
=
µ
a e
G D
= 13440,0233 f = 0,0035 +
Pers. 3.47b, Kern
= 0,0035 +
0,42
13440,0233 ,264
= 0,0084 s = 1, ρ = 1
× 62,5 = 62,5 2
ΔF
a
= = = 0,0007ft 3 V = = = 0,0653 fps
F
i
= 3 x =
= 0,0002 ΔP
a
= =
= 0,0004 psi ∆P
a
yang diperbolehkan = 10 psi
Fluida dingin: inner pipe, bahan.
1 ′ Untuk Re
p
= 6872,3441 f = 0,0035 + = 0,0100
s = 1 , ρ = 1
× 62,5 = 62,5 2
′ ΔF
p
= =
= 0,0094 ft 3
′ ΔP
p
= = 0,0036 psi
∆P
p
yang diperbolehkan = 10 psi
17 Heater 3 E-314
Fungsi : menaikkan temperatur larutan sebelum masuk ke
Destilasi Jenis
: Double Pipe Heat Exchanger Dipakai
: Pipa 3 × 2 in IPS, 20 ft
0,264 Re
a
’
0,42
4.f.G
a 2
.L 2.g.ρ
2
.D
e
’ 4 x 0,0084 x 14695,4482
2
x 10 2 x 4,18.10
8
x 62,5
2
x 0,0339 G
a
3600ρ 14695,4482
3600 x 62,5 V
2
2g’ 3 x 0,0653
2
2 x 32,2 ΔF
a
+ F
i
x ρ
144 0,0007+ 0,0002 x 62,5
144
0,264 6872,3441
0,42
4.f.G
p 2
.L 2.g.ρ
2
.D’ 4 x 0,0100 x 93966,7561
2
x 10 2 x 4,18.10
8
x 62,5
2
x 0,115 0,0094 x 55
144
Universitas Sumatera Utara
Jumlah : 1 unit
Fluida panas Laju alir steam masuk
= 895,5937 kgjam = 1974,4563 lb
m
jam Temperatur awal T
1
= 230 C
= 446 F
Temperatur akhir T
2
= 230 C
= 446 F
Fluida dingin Laju alir bahan
= 14478,2396 kgjam = 26599,3541 lb
m
jam Temperatur awal t
1
= 30 C
= 86 F
Temperatur akhir t
2
= 111,032 C
= 231,8576 F
Panas yang diserap Q = 1622547,0222 KJjam = 1537871,8009 Btujam
1 ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin
Selisih
T
1
= 446 °F
Temperatur yang lebih tinggi t
2
= 231,8576 °F ∆t
1
= 214,1424 °F
T
2
= 446 °F
Temperatur yang lebih rendah t
1
= 86 °F
∆t
2
= 360 °F
T
1
– T
2
= 0 °F
Selisih t
2
– t
1
= 145,8576
°F ∆t
2
– ∆t
1
= 145,8576
°F
277,0153 207,8831
360 ln
171,8831 Δt
Δt ln
Δt Δt
LMTD
1 2
1 2
=
=
− =
F
2 T
c
dan t
c
446 2
446 446
2 T
T T
2 1
c
= +
= +
= F
158,9288 2
231,8576 86
2 t
t t
2 1
c
= +
= +
= F
Fluida panas : anulus, steam.
3 Flow area tube
Universitas Sumatera Utara
0,2557 12
3,068 D
2
= =
Tabel 11, Kern 0,1983
12 2,38
D
1
= =
2 2
2 2
1 2
2 a
ft 0,0204
4 0,1983
0,2557 4
D a
= −
= −
= π
π D
Equivalen diam = D
a
= ft
0,1312 0,1983
0,1983 0,2557
D D
2 2
1 2
1 2
2
= −
= − D
4 Kecepatan massa
a a
W a
G =
= 2
ft jam
m lb
96630,6352 0,0204
1974,4563 ⋅
=
5 Pada T
c
= 446 F,
µ = 0,03708 lb
m
ft. jam Gbr.14, Kern
μ a
G a
D Re
a
× =
= 7
341968,569 0,03708
96630,6352 0,1312
= ×
6 J
H
= 400 Gbr.24, Kern
7 Pada T
c
= 446 F, c = 8,455 Btulb
m
. F
Gbr.3, Kern k = 0,65 Btujamft
2
Fft Tabel 4, Kern
0,7843 0,65
0,03708 8,455
k .
c
3 1
3 1
=
×
=
µ
8 h =
14 ,
3 1
⋅
w k
c e
D k
H J
µ µ
µ Pers. 6.15b, Kern
= 1
0,7843 0,1312
0,65 400
× ×
× = 517,9051 Btujamft
2
F
Universitas Sumatera Utara
Fluida dingin : inner pipe, bahan.
3 ′ D =
0,17225 12
2,067 =
2 2
2 p
ft 0,0233
4 0,17225
3,14 4
D a
= ×
= =
π
4 ′ Kecepatan massa
p a
w p
G =
Pers. 7.2, Kern
= 2
ft jam
m lb
98 1142044,35
0,0233 26599,3541
⋅ =
5 ′ Pada t
c
= 154,4288 F,
µ = 0,85322 lb
m
ft
2
⋅jam Gbr. 15, Kern
μ p
DG p
Re =
= 5
230559,447 0,85322
98 1142044,35
0,17225 =
×
6 ′ Dari Gbr. 24, Kern, diperoleh J
H
= 320 Gbr. 24, Kern
7 ′ Pada t
c
= 158,9288 F, c = 48,18 Btulb
m
°F k = 0,0724 Btujamft
2
Fft
8,2806 0,0724
0,85322 48,18
k .
c
3 1
3 1
=
×
=
µ
8 ′ h
i
=
14 ,
3 1
⋅
w k
c D
k H
J µ
µ µ
Pers. 6.15a, Kern
h
i
= 1
8,2806 0,17225
0,0724 320
× ×
× = 371,2535
9 ′ h
i0
= h
i
322,4290 2,38
2,067 371,2535
= ×
= ×
OD ID
Btujamft
2
F 10 Clean Overall coefficient, U
C
F ft
Btujam 198,7157
517,9051 322,4290
517,9051 322,4290
h h
h h
U
2 o
io o
io C
° ⋅
⋅ =
+ ×
= +
× =
11 U
D
R
d
ketentuan = 0,003
Universitas Sumatera Utara
F ft
Btujam 0,0080
003 ,
198,7157 1
1 1
2
° ⋅
⋅ =
+ =
+ =
D C
D
R U
U
U
D
= 124,4971 Btujamft
2
F
12 Luas permukaan yang diperlukan Q =
t A
U
D
∆ ×
× A = =
280,7854 124,4971
09 1537871,80
× = 43,9933 ft
2
Panjang yang diperlukan = ,435
43,9933 = 101,1339 ft
Berarti diperlukan 4 pipa hairpin 20 ft yang disusun seri.
13 Luas sebenarnya = 160 × 0,435 = 69,6 ft
2
, maka U
D
= = 280,7854
69,6 09
1537871,80 ×
= 78,6930 Btujam.ft
2
.
o
F
R
D
= = 78,6930
198,7157 78,6930
- 198,7157
× = 0,0077 jam.ft
2
.
o
FBtu R
d
hitung ≥ R
d
batas, maka spesifikasi heater dapat diterima.
Pressure drop Fluida panas : Anulus, steam.
1 D
e ’
= D
2
– D
1
= 0,2557 – 0,1983 ft = 0,0573 ft Re
a
’ =
0,03708 96630,6352
0,0573 ×
=
µ
a e
G D
= 149391,5558
f = 0,0035 + Pers. 3.47b, Kern
= 0,0035 +
0,42
8 149391,555
,264 = 0,0053
s = 1, ρ = 1 × 62,5 = 62,5
2 ΔF
a
= = = 0,1683 ft Q
U
D
x Δt
Q A x
Δt U
C
– U
D
U
C
x U
D
0,264 Re
a
’
0,42
4.f.G
a 2
.L 2.g.ρ
2
.D
e
’ 4 x 0,0053 x 96630,6352
2
x 160 2 x 4,18.10
8
x 62,5
2
x 0,0573
Universitas Sumatera Utara
3 V = = = 0,4295 fps F
i
= 3 x =
= 0,0086 ΔP
a
= =
= 0,0768 psi ∆P
a
yang diperbolehkan = 10 psi
Fluida dingin: inner pipe, bahan.
1 ′ Untuk Re
p
= 230559,4475 f = 0,0035 + = 0,0050
s = 1 , ρ = 1
× 62,5 = 62,5 2
′ ΔF
p
= =
= 7,3849 ft 3
′ ΔP
p
= = 2,8206 psi
∆P
p
yang diperbolehkan = 10 psi
18. Reboiler E-411
Fungsi : menaikkan temperatur campuran furfural dan toluena
sebelum dimasukkan kembali ke kolom destilasi. Jenis
: 1-2 shell and tube exchanger Dipakai
: 34 in OD Tube 18 BWG, panjang =6 ft, 4 pass Fluida panas
Laju alir steam masuk = 1905,9423 kgjam = 4201,9055 lbmjam
Temperatur awal T
1
= 230°C = 446°F
Temperatur akhir T
2
= 230°C = 446°F
Fluida Panas Laju alir steam masuk = 1905,9423 kgjam = 4201,9055 lbmjam
Temperatur awal t
1
= 230 °C = 446°F
Temperatur akhir t
2
= 230°C = 446°F
Fluida dingin Laju alir bahan masuk = 15708,4329 kgjam = 34631,3475 lbmjam
G
a
3600ρ 96630,63523
600 x 62,5 V
2
2g’ 3 x 0,4295
2
2 x 32,2 ΔF
a
+ F
i
x ρ
144 0,1683 + 0,0086 x 62,5
144
0,264 230559,4475
0,42
4.f.G
p 2
.L 2.g.ρ
2
.D’ 4 x 0,0050 x 1142044,3598
2
x 160 2 x 4,18.10
8
x 62,5
2
x 0,17225 7,3849 x 55
144
Universitas Sumatera Utara
Temperatur awal t
1
= 111,032°C = 231,8576°F
Temperatur akhir t
2
= 160,632°C = 321,1376°F
Panas yang diserap Q = 3452995,7315 kJjam = 3272795,6055 Btujam
1. ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin
Selisih
T
1
= 446 °F
Temperatur yang lebih tinggi t
2
= 321,1376 °F
∆t
1
= 124,8624 °F
T
2
= 446 °F Temperatur yang lebih rendah
t
1
= 231,8576 °F
∆t
2
= 214,1424 °F
T
1
– T
2
= 0 °F
Selisih t
2
– t
1
=89,28 °F
∆t
2
– ∆t
1
= 89,28
°F
165,5084 124,8624
214,1424 ln
89,28 Δt
Δt ln
Δt Δt
LMTD
1 2
1 2
=
=
− =
°F
89,28 t
t T
T R
1 2
2 1
= =
− −
=
0,4169 231,8576
446 89,28
t T
t t
S
1 1
1 2
= −
= −
− =
R = 0, S = 0,4169 diperoleh Ft = 0,8 Maka
∆t = Ft x LMTD = 0,8 x 165,5084 = 132,4067 °F 2. T
c
dan t
c
446 2
446 446
2 T
T T
2 1
c
= +
= +
= °F
276,4976 2
321,1376 231,8576
2 t
t t
2 1
c
= +
= +
= °F
Dalam perancangan ini digunakan cooler dengan spesifikasi: -
Diameter luar tube OD = 34 in -
Jenis tube = 18 BWG
- Pitch P
T
= 1 in triangular pitch -
Panjang tube L = 6 ft
Universitas Sumatera Utara
a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas steam dan fluida dingin light organic, diperoleh U
D
= 100 - 200, dan faktor pengotor R
d
= 0,003 Diambil U
D
= 140 Btujam ⋅ft
2
⋅°F Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2 o
o 2
D
ft 176,5553
F 132,4067
F ft
jam Btu
140 Btujam
55 3272795,60
Δt U
Q A
= ×
⋅ ⋅
= ×
=
Luas permukaan luar a ″ = 0,1963 ft
2
ft Kern,1965
Jumlah tube, 149,9027
ft ft
0,1963 ft
6 ft
176,5553 a
L A
N
2 2
t
= ×
= ×
= buah
b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 140 tube dengan ID shell 15,25 in.
c. Koreksi U
D
2 2
t
ft 209,64840
ft ft
0,1963 178
ft 6
a N
L A
= ×
× =
× ×
=
F ft
jam Btu
117,9010 F
132,4067 ft
209,64840 Btujam
524 3927354,28
Δt A
Q U
2 2
D
° ⋅
⋅ =
° ×
= ⋅
=
Fluida dingin : air pendingin, tube
3. Flow area tube, a
t
′ = 0,334 in
2
Kern,1965
n 144
t a
t N
t a
× ×
=
Kern,1965
2 ft
0,1032 4
144 0,334
78 1
t =
× ×
= a
4. Kecepatan massa
t a
W t
G =
Kern,1965
2 ft
jam m
lb 9
335525,400 0,1032
34631,3475 t
G ⋅
= =
5. Bilangan Reynold
Universitas Sumatera Utara
Pada t
c
= 276,4976 °F
µ = 0,0087 cP = 0,02105 lb
m
ft
2
⋅jam Kern,1965
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 in OD, 18 BWG, diperoleh ID = 0,652 in = 0,05433 ft
μ t
G ID
t Re
× =
Kern,1965
5 866200,997
0,02105 9
335525,400 0,05433
t Re
= ×
= 6. Taksir jH dari Fig. 24, Kern,1965 diperoleh
jH = 850 pada Re
t
= 866200,9975 7. Pada t
c
= 276,4976 °F
c = 34,52 Btulb
m
⋅°F k = 0,0109 Btuhr.ft.
F
4,0545 0,0109
0,02105 34,52
k .
c
3 1
3 1
=
×
=
µ
8.
3 1
t i
k .
c ID
k jH
h
×
× =
µ ϕ
0545 ,
4 0,05433
0109 ,
850 h
t i
× ×
=
ϕ = 691,3822
9.
t io
h ϕ
= OD
ID x
h
t i
ϕ =
in 0,75
in 0,652
x 691,3822
= 601,0416 Btujam.ft
2
.F 10. Karena viskositas rendah, maka diambil
φ
t
= 1 Kern, 1965
t o
i o
i
h h
ϕ ϕ
× =
t
h
io
= 601,0416 × 1 = 601,0416 Btujam.ft
2
.F
Fluida panas : shell, larutan asam sulfat
Universitas Sumatera Utara
3 ′ Flow area shell
T s
s
P 144
B C
D a
× ×
× =
ft
2
[Pers. 7.1, Kern] D
s
= Diameter dalam shell = 17,25 in
B = Baffle spacing
= 5 in P
T
= Tube pitch = 1 in
C ′ = Clearance
= P
T
– OD = 1 –0,75
= 0,25 in
2 ft
1 144
5 0,25
25 ,
17 s
a
0,14974
= ×
× ×
=
4 ′ Kecepatan massa
s s
a w
G =
[Pers. 7.2, Kern]
2 ft
jam m
lb s
G
22484,2259 0,20182
4537,83205
⋅ =
=
5 ′ Bilangan Reynold
Pada T
c
=446 °F
µ = 0,0153 cP = 0,03708 lb
m
ft
2
⋅jam Kern,1965
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 34 in dan 1 tri. pitch, diperoleh d
e
= 0,95 in. D
e
=0,9512 = 0,07917 ft
μ s
G e
D s
Re ×
=
[Pers. 7.3, Kern] 59904,0311
0,03708 28061,4214
0,07917
s Re
= ×
=
6 ′ Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh
jH = 140 7
′ Pada T
c
=446 °F
c = 8,455Btulb
m
⋅°F[Geankoplis, 1983] k = 0,65
[Geankoplis, 1983] 0,7843
0,65 0,03708
8,455
3 1
3 1
= ×
= ⋅
k c
µ
Universitas Sumatera Utara
8 ′
3 1
⋅
× ×
= k
c D
k jH
h
e s
o
µ φ
Kern,1965
901,4973 0,7843
0,07917
0,65 40
1 s
φ o
h =
× ×
=
9 ′ Karena viskositas rendah, maka diambil φ
s
= 1
s φ
s φ
o h
o h
× =
h
o
= 901,4973 × 1 = 901,4973
10
’
Clean Overall coefficient, U
C
F ft
Btujam 360,6145
901,4973 601,0416
901,4973 601,0416
h h
h h
U
2 o
io o
io C
° ⋅
⋅ =
+ ×
= +
× =
Kern,1965
11’ Faktor pengotor, R
d
0,0057 117,9010
360,6145 117,9010
360,6145 U
U U
U R
D C
D C
d
= ×
− =
× −
=
Kern,1965 R
d
hitung ≥ R
d
batas, maka spesifikasi heaterr dapat diterima.
Pressure drop Fluida dingin : air, tube
1 Untuk Re
t
= 866200,9975 f
= 0,0001 ft
2
in
2
[Gbr. 26, Kern] s = 0,88 [Gbr. 6, Kern]
φ
t
= 1 2
t φ
s ID
10 5,22
n L
2 t
G f
t ΔP
10
⋅ ⋅
⋅ ⋅
⋅ ⋅
⋅ =
Kern,1965
psi 1
10 5,22
4 6
t ΔP
0,1083 0,88
0,05433 9
335525,400 0,0001
10 2
= ⋅
=
3 Dari grafik 27, hal:837, Kern, 1950 pada
Universitas Sumatera Utara
Gt = 203602,8908 diperoleh
2g 2
V
=0,005
psia
0,0909
.0,005 0,88
4.4 2g
2 V
. s
4n r
ΔP
= =
=
∆P
T
= ∆P
t
+ ∆P
r
= 0,1083 psia + 0,0909 psia = 0,1992 psia
∆P
t
yang diperbolehkan = 10 psia
Fluida panas : steam, shell
1 ′ Untuk Re
s
= 59904,0311 f
= 0,0043 ft
2
in
2
[Gbar. 29, Kern] φ
s
=1 s
= 0,93 [Geankoplis, 1983] 2
′
B L
12 1
N ×
= +
[Pers. 7.43, Kern]
14,4 5
6
12 1
N =
× =
+
D
s
= 17,25 12 = 1,4375 ft 3
′
s φ
s e
D 10
10 5,22
1 N
s D
2 s
G f
s ΔP
⋅ ⋅
⋅ ⋅
+ ⋅
⋅ ⋅
=
Kern,1965
psi 1
10 10
5,22 2
s ΔP
0,0182 0,93
0,07917 14,4
1,4375 28061,4214
0,0043
= ⋅
=
∆P
s
yang diperbolehkan = 10 psi
19. Vaporizer E-510
Fungsi : menaikkan temperatur campuran dan menguapkan
komponen campuran sehingga yang tertinggal asam sulfat
Universitas Sumatera Utara
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 in OD Tube 18 BWG, panjang =15 ft, 4 pass
Fluida panas Laju alir steam masuk = 8701,3217 kgjam = 19183,2309 lbmjam
Temperatur awal T
1
= 230°C = 446°F
Temperatur akhir T
2
= 230°C = 446°F
Fluida dingin Laju alir campuran masuk
= 12357,2517 kgjam = 27243,2189 lbmjam Temperatur awal t
1
= 30°C = 86°F
Temperatur akhir t
2
= 170°C = 338°F
Panas yang diserap Q = 15764184,4985 kJjam = 14941505,2210 Btujam
1. ∆t = beda suhu sebenarny
Fluida Panas Fluida dingin
Selisih
T
1
= 446 °F
Temperatur yang lebih tinggi t
2
= 338 °F
∆t
1
= 108 °F
T
2
= 446 °F Temperatur yang lebih rendah
t
1
= 86 °F
∆t
2
= 360 °F
T
1
– T
2
= 0 °F
Selisih t
2
– t
1
=252 °F
∆t
2
– ∆t
1
= 252 °F
209,3071 108
360 ln
252 Δt
Δt ln
Δt Δt
LMTD
1 2
1 2
=
=
− =
°F
252 t
t T
T R
1 2
2 1
= =
− −
=
0,7 86
446 252
t T
t t
S
1 1
1 2
= −
= −
− =
R = 0, S = 0,7 diperoleh Ft = 0,9 Maka
∆t = Ft x LMTD = 0,98 x 209,3071 = 205,1209°F 2. T
c
dan t
c
446 2
446 446
2 T
T T
2 1
c
= +
= +
= °F
Universitas Sumatera Utara
2 1
2 2
38 3
86 2
t t
t
2 1
c
= +
= +
= °F
Dalam perancangan ini digunakan vaporizer dengan spesifikasi: -
Diameter luar tube OD = 1 in -
Jenis tube = 18 BWG
- Pitch P
T
= 1 14 in triangular pitch -
Panjang tube L =15 ft a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas steam dan fluida
dingin light organic, diperoleh U
D
= 100 - 200, dan faktor pengotor R
d
= 0,003 Diambil U
D
= 150 Btujam ⋅ft
2
⋅°F Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2 o
o 2
D
ft 485,6162
F 205,1209
F ft
jam Btu
150 Btujam
210 14941505,2
Δt U
Q A
= ×
⋅ ⋅
= ×
=
Luas permukaan luar a ″ = 0,2618 ft
2
ft Kern,1965
Jumlah tube, 123,6609
ft ft
0,2618 ft
15 ft
485,6162 a
L A
N
2 2
t
= ×
= ×
= buah
b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 106 tube dengan ID shell 17,25 in.
c. Koreksi U
D
2 2
t
ft 549,78
ft ft
0,2618 140
ft 15
a N
L A
= ×
× =
× ×
=
F ft
jam Btu
132,4938 F
205,1209 ft
549,78 Btujam
210 14941505,2
Δt A
Q U
2 2
D
° ⋅
⋅ =
° ×
= ⋅
=
Fluida dingin : air
3. Flow area tube, a
t
′ = 0,639 in
2
Kern,1965
n 144
t a
t N
t a
× ×
=
Kern,1965
2 ft
0,1553 4
144 0,639
140 t
= ×
× =
a
Universitas Sumatera Utara
4. Kecepatan massa
t a
W t
G =
Kern,1965
2 ft
jam m
lb 3
175409,055 0,1553
27243,2189 t
G ⋅
= =
5. Bilangan Reynold Pada t
c
= 212 °F
µ = 0,3527 cP = 0,85322 lb
m
ft
2
⋅jam Kern,1965
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 in OD, 18 BWG, diperoleh ID = 0,902 in = 0,07517 ft
μ t
G ID
t Re
× =
Kern,1965
15453,1856 0,85322
3 175409,055
0,07517 t
Re =
× =
6. Taksir jH dari Fig. 24, Kern,1965 diperoleh jH = 90 pada Re
t
= 15453,1856 7. Pada t
c
= 212 °F
c = 48,1800 Btulb
m
⋅°F k = 0,0724 Btuhr.ft.
F
8,2806 0,0724
0,85322 48,1800
k .
c
3 1
3 1
=
×
=
µ
8.
3 1
t i
k .
c ID
k jH
h
×
× =
µ ϕ
8,2806 0,07517
0,0724 90
h
t i
× ×
=
ϕ = 717,8245
9.
t io
h ϕ
= OD
ID x
h
t i
ϕ =
in 1
in 0,902
x 717,8245
= 647,4777 Btujam.ft
2
.F 10. Karena viskositas rendah, maka diambil
φ
t
= 1 Kern, 1965
Universitas Sumatera Utara
t o
i o
i
h h
ϕ ϕ
× =
t
h
io
= 647,4777 × 1 = 647,4777
Btujam.ft
2
.F
Fluida dingin : shell, larutan
3 ′ Flow area shell
T s
s
P 144
B C
D a
× ×
× =
ft
2
[Pers. 7.1, Kern] D
s
= Diameter dalam shell = 17,25 in
B = Baffle spacing
= 5 in P
T
= Tube pitch = 1 14 in
C ′ = Clearance
= P
T
– OD = 1 14 –1
= 0,25 in
2 ft
1,25 144
5 0,25
25 ,
17 s
a
0,1198
= ×
× ×
=
4 ′ Kecepatan massa
s s
a w
G =
[Pers. 7.2, Kern]
2 ft
jam m
lb s
G
160138,275 0,1198
19183,2309
⋅ =
=
5 ′ Bilangan Reynold
Pada T
c
= 446 °F
µ = 0,0153 cP = 0,03708 lb
m
ft
2
⋅jam Kern,1965
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 14 tri. pitch, diperoleh d
e
= 0,99 in. D
e
=0,9912 = 0,08250 ft
μ s
G e
D s
Re ×
=
[Pers. 7.3, Kern] 7
427498,224 0,03708
160138,275 0,08250
s Re
= ×
=
6 ′ Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh
jH = 380 7
′ Pada T
c
= 446 °F
Universitas Sumatera Utara
c = 8,455Btulb
m
⋅°F[Geankoplis, 1983] k = 0,65
[Geankoplis, 1983] 0,7843
0,65 0,03708
8,455
3 1
3 1
= ×
= ⋅
k c
µ
8 ′
3 1
⋅
× ×
= k
c D
k jH
h
e s
o
µ φ
Kern,1965
2348,0558 0,7843
0,08250
0,65 380
s φ
o h
= ×
× =
9 ′ Karena viskositas rendah, maka diambil φ
s
= 1
s φ
s φ
o h
o h
× =
h
o
= 2348,0558 × 1 = 2348,0558
10
’
Clean Overall coefficient, U
C
F ft
Btujam 507,5269
2348,0558 647,4777
2348,0558 647,4777
h h
h h
U
2 o
io o
io C
° ⋅
⋅ =
+ ×
= +
× =
Kern,1965 11’ Faktor pengotor, R
d
0,0056 132,4938
507,5269 132,4938
507,5269 U
U U
U R
D C
D C
d
= ×
− =
× −
=
Kern, 1965 R
d
hitung ≥ R
d
batas, maka spesifikasi Vaporizer dapat diterima.
Pressure drop Fluida panas :steam, tube
1 Untuk Re
t
= 15453,1856 f
= 0,00008 ft
2
in
2
[Gbr. 26, Kern] s = 0,87 [Gbr. 6, Kern]
φ
t
= 1 2
t φ
s ID
10 5,22
n L
2 t
G f
t ΔP
10
⋅ ⋅
⋅ ⋅
⋅ ⋅
⋅ =
Kern, 1965
Universitas Sumatera Utara
psi 1
10 5,22
4 15
t ΔP
0,0433 0,87
0,07517 3
175409,055 0,00008
10 2
= ⋅
=
3 Dari grafik 27, hal:837, Kern, 1950 pada Gt = 175409,0553 diperoleh
2g 2
V
=0,001
psia
0,0184
.0,001 0,87
4.4 2g
2 V
. s
4n r
ΔP
= =
=
∆P
T
= ∆P
t
+ ∆P
r
= 0,0433 psia + 0,0184 psia = 0,0617 psia
∆P
t
yang diperbolehkan = 10 psia
Fluida dingin : larutan, shell
1 ′ Untuk Re
s
= 356248,5606 f
= 0,0014 ft
2
in
2
[Gbar. 29, Kern] φ
s
=1 s
= 0,88 [Geankoplis, 1983] 2
′
B L
12 1
N ×
= +
[Pers. 7.43, Kern]
36 5
15
12 1
N =
× =
+
D
s
= 17,25 12 = 1,4375 ft 3
′
s φ
s e
D 10
10 5,22
1 N
s D
2 s
G f
s ΔP
⋅ ⋅
⋅ ⋅
+ ⋅
⋅ ⋅
=
Kern,1965
psi 1
10 10
5,22 2
s ΔP
0,4903 0,88
0,08250 36
1,4375 160138,275
0,0014
= ⋅
=
∆P
s
yang diperbolehkan = 10 psi
Universitas Sumatera Utara
20. Kondensor
Fungsi : mengubah fasa uap campuran furfural dan toluena menjadi
fasa cair Jenis
: 1-2 shell and tube exchanger Dipakai
: 1 in OD Tube 18 BWG, panjang = 8 ft, 4 pass Fluida panas
Laju alir bahan masuk = 15585,8838 kgjam = 34361,1716 lbmjam
Temperatur awal T
1
= 111,032°C = 231,8576°F
Temperatur akhir T
2
= 100°C = 212°F
Fluida dingin Laju alir air pendingin masuk = 94601,3259 kgjam = 208561,3129 lbmjam
Temperatur awal t
1
= 30°C = 86°F
Temperatur akhir t
2
= 45°C = 113°F
Panas yang diserap Q = 5931503,1355 kJjam = 5621958,1213 Btujam
1. ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin
Selisih
T
1
= 231,8576 °F Temperatur yang lebih tinggi
t
2
= 113 °F
∆t
1
= 118,8576 °F
T
2
= 212 °F
Temperatur yang lebih rendah t
1
= 86 °F
∆t
2
= 126 °F
T
1
– T
2
= 19,8576
°F Selisih
t
2
– t
1
= 27 °F
∆t
2
– ∆t
1
= 7,1424
°F
122,3941 118,8576
126 ln
7,1424 Δt
Δt ln
Δt Δt
LMTD
1 2
1 2
=
=
− =
°F
0,7355 27
19,8576 t
t T
T R
1 2
2 1
= =
− −
=
0,1851 86
231,8576 27
t T
t t
S
1 1
1 2
= −
= −
− =
R = 0,7355, S = 0,1851 diperoleh Ft = 0,97 Maka
∆t = Ft x LMTD = 0,97 x 122,3941 = 118,7222°F 2. T
c
dan t
c
Universitas Sumatera Utara
221,9288 2
12 2
231,8576 2
T T
T
2 1
c
= +
= +
= °F
99,5 2
113 86
2 t
t t
2 1
c
= +
= +
= °F
Dalam perancangan ini digunakan heater dengan spesifikasi: -
Diameter luar tube OD = 1 in -
Jenis tube = 18 BWG
- Pitch P
T
= 1 14 in triangular pitch -
Panjang tube L = 8 ft
a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, cooler untuk fluida panas medium organics dan fluida dingin water, diperoleh U
D
= 50 - 125, dan faktor pengotor R
d
= 0,003
Diambil U
D
= 60 Btujam ⋅ft
2
⋅°F Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2 o
o 2
D
ft 789,2312
F 118,7222
F ft
jam Btu
60 Btujam
13 5621958,12
Δt U
Q A
= ×
⋅ ⋅
= ×
=
Luas permukaan luar a ″ = 0,2618 ft
2
ft Kern,1965
Jumlah tube, 376,8293
ft ft
0,2618 ft
8 ft
789,2312 a
L A
N
2 2
t
= ×
= ×
= buah
b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 338 tube dengan ID shell 29 in.
c. Koreksi U
D
2 2
t
ft 795,8720
ft ft
0,2618 380
ft 8
a N
L A
= ×
× =
× ×
=
F ft
jam Btu
59,4994 F
118,7222 ft
795,8720 Btujam
750 6746348,98
Δt A
Q U
2 2
D
° ⋅
⋅ =
° ×
= ⋅
=
Universitas Sumatera Utara
Fluida dingin : air pendingin, tube
3. Flow area tube, a
t
′ = 0,639 in
2
Kern,1965
n 144
t a
t N
t a
× ×
=
Kern,1965
2 ft
0,4216 4
144 0,639
380 t
= ×
× =
a
4. Kecepatan massa
t a
W t
G =
Kern,1965
2 ft
jam m
lb 2
494734,026 0,4216
9 208561,312
t G
⋅ =
= 5. Bilangan Reynold
Pada t
c
= 99,5 °F
µ = 0,012 cP = 0,02903 lb
m
ft
2
⋅jam Kern,1965
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 in OD, 18 BWG, diperoleh ID = 0,902 in = 0,0752 ft
μ t
G ID
t Re
× =
Kern,1965
68 1281037,97
0,02903 2
494734,026 0752
, t
Re =
× =
6. Taksir jH dari Fig. 24, Kern,1965 diperoleh jH = 1400 pada Re
t
= 1281037,9768 7. Pada t
c
= 99,5 °F
c = 0,46 Btulb
m
⋅°F k = 0,33 Btuhr.ft.
F
0,3433 0,33
0,02903 46
, k
. c
3 1
3 1
=
×
=
µ
8.
3 1
t i
k .
c ID
k jH
h
×
× =
µ ϕ
Universitas Sumatera Utara
0,3433 0,0752
33 ,
1400 h
t i
× ×
=
ϕ = 2110,1322
9.
t io
h ϕ
= OD
ID x
h
t i
ϕ =
in 1
in 0,902
x 2110,1322
= 1903,3393 Btujam.ft
2
.F 10. Karena viskositas rendah, maka diambil
φ
t
= 1 Kern, 1965
t o
i o
i
h h
ϕ ϕ
× =
t
h
io
= 1903,3393 × 1 = 1903,3393 Btujam.ft
2
.F
Fluida panas : shell, steam
3 ′ Flow area shell
T s
s
P 144
B C
D a
× ×
× =
ft
2
[Pers. 7.1, Kern] D
s
= Diameter dalam shell = 33 in
B = Baffle spacing
= 5 in P
T
= Tube pitch = 1,25 in
C ′ = Clearance
= P
T
– OD = 1,25 – 1
= 0,25 in
2 ft
1,25 144
5 0,25
33 s
a
0,2292
= ×
× ×
=
4 ′ Kecepatan massa
s s
a w
G =
[Pers. 7.2, Kern]
2 ft
jam m
lb s
G
1 149939,658
0,2292 34361,1716
⋅ =
=
5 ′ Bilangan Reynold
Pada T
c
= 221,9288 °F
µ = 0,0081 cP = 0,01969 lb
m
ft
2
⋅jam Kern,1965
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 14 tri. pitch, diperoleh d
e
= 0,99 in.
Universitas Sumatera Utara
D
e
=0,99 12 = 0,08250 ft
μ s
G e
D s
Re ×
=
[Pers. 7.3, Kern] 1
628191,764 0,01969
1 149939,658
0,08250
s Re
= ×
=
6 ′ Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh
jH = 600 7
′ Pada T
c
= 221,9288 °F
c = 32,76 Btulb
m
⋅°F[Geankoplis, 1983] k = 0,0096
[Geankoplis, 1983] 4,0655
0,0096 0,01969
3 1
3 1
76 ,
32 =
× =
⋅
k c
µ
8 ′
3 1
⋅
× ×
= k
c D
k jH
h
e s
o
µ φ
Kern,1965
283,8478 4,0655
0,08250
0,0096 600
s φ
o h
= ×
× =
9 ′ Karena viskositas rendah, maka diambil φ
s
= 1
s φ
s φ
o h
o h
× =
h
o
= 283,8478 × 1 = 283,8478
10
’
Clean Overall coefficient, U
C
F ft
Btujam 247,0107
283,8478 1903,3393
283,8478 1903,3393
h h
h h
U
2 o
io o
io C
° ⋅
⋅ =
+ ×
= +
× =
Kern,1965
11’ Faktor pengotor, R
d
0,0128 59,4994
247,0107 59,4994
247,0107 U
U U
U R
D C
D C
d
= ×
− =
× −
=
Kern,1965 R
d
hitung ≥ R
d
batas, maka spesifikasi heaterr dapat diterima.
Pressure drop Fluida dingin : air, tube
Universitas Sumatera Utara
1 Untuk Re
t
= 1281037,9768 f
= 0,00006 ft
2
in
2
[Gbr. 26, Kern] s = 0,88 [Gbr. 6, Kern]
φ
t
= 1 2
t φ
s ID
10 5,22
n L
2 t
G f
t ΔP
10
⋅ ⋅
⋅ ⋅
⋅ ⋅
⋅ =
Kern,1965
psi 1
10 5,22
4 8
t ΔP
0,1361 0,88
0,0752 2
494734,026 0,00006
10 2
= ⋅
=
3 Dari grafik 27, hal:837, Kern, 1950 pada Gt = 494734,0262 diperoleh
2g 2
V
=0,006
psia
0,1091
.0,006 0,87
6.4 2g
2 V
. s
4n r
ΔP
= =
=
∆P
T
= ∆P
t
+ ∆P
r
= 0,1361 psia + 0,1091psia = 0,245 2psia
∆P
t
yang diperbolehkan = 10 psia
Fluida panas : steam, shell
1 ′ Untuk Re
s
= 628191,7641 f
= 0,0008 ft
2
in
2
[Gbar. 29, Kern] φ
s
=1 s
= 0,86 [Geankoplis, 1983] 2
′
B L
12 1
N ×
= +
[Pers. 7.43, Kern]
19,2 5
8
12 1
N =
× =
+
D
s
= 3312 = 2,7500 ft
Universitas Sumatera Utara
3 ′
s φ
s e
D 10
10 5,22
1 N
s D
2 s
G f
s ΔP
⋅ ⋅
⋅ ⋅
+ ⋅
⋅ ⋅
=
Kern,1965
psi 1
10 10
5,22 2
s ΔP
0,2564 0,86
0,08250 19,2
2,7500 1
149939,658 0,0008
= ⋅
=
∆P
s
yang diperbolehkan = 10 psi
21. Cooler 1 E-226
Fungsi : menurunkan temperatur larutan sebelum masuk ke
ekstraksi Jenis
: 1-2 shell and tube exchanger Dipakai
: 1 in OD Tube 18 BWG, panjang = 6 ft, 4 pass Fluida panas
Laju alir larutan masuk = 6177,2047 kgjam = 13618,4765 lbmjam Temperatur awal T
1
= 230°C = 446 °F
Temperatur akhir T
2
= 30°C = 86°F
Fluida dingin Laju alir air pendingin masuk = 38319,6485 kgjam = 103511,20663 lbmjam
Temperatur awal t
1
= 5°C = 41°F
Temperatur akhir t
2
= 35°C = 95°F
Panas yang diserap Q = 4816779,8123 kJjam = 4565408,4245 Btujam
1. ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin
Selisih
T
1
= 446 °F
Temperatur yang lebih tinggi t
2
= 95 °F
∆t
1
= 351 °F
T
2
= 86 °F
Temperatur yang lebih rendah t
1
= 41 °F
∆t
2
= 45 °F
T
1
– T
2
= 360
°F Selisih
t
2
– t
1
= 54 °F
∆t
2
– ∆t
1
= 306 °F
148,9686 351
45 ln
306 Δt
Δt ln
Δt Δt
LMTD
1 2
1 2
=
=
− =
°F
Universitas Sumatera Utara
6,6667 54
86 -
446 t
t T
T R
1 2
2 1
= =
− −
=
0,1333 41
446 54
t T
t t
S
1 1
1 2
= −
= −
− =
R = 6,6667, S = 0,1333 diperoleh Ft = 0,94 Maka
∆t = Ft x LMTD = 0,94 x 148,9686 = 140,0305 °F 2. T
c
dan t
c
266 2
86 446
2 T
T T
2 1
c
= +
= +
= °F
68 2
95 41
2 t
t t
2 1
c
= +
= +
= °F
Dalam perancangan ini digunakan cooler dengan spesifikasi: -
Diameter luar tube OD = 1 in -
Jenis tube = 18 BWG
- Pitch P
T
= 1 14 in triangular pitch -
Panjang tube L = 6 ft
a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, cooler untuk fluida panas heavy organic dan
fluida dingin water, diperoleh U
D
= 100 - 200, dan faktor pengotor R
d
= 0,001 Diambil U
D
= 100 Btujam ⋅ft
2
⋅°F Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2 o
o 2
D
ft 326,0295
F 140,0305
F ft
jam Btu
100 Btujam
45 4565408,42
Δt U
Q A
= ×
⋅ ⋅
= ×
=
Luas permukaan luar a ″ = 0,1938 ft
2
ft Kern,1965 Jumlah tube,
280,3832 ft
ft 0,1938
ft 6
ft 326,0295
a L
A N
2 2
t
= ×
= ×
= buah
b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 256 tube dengan ID
shell 25 in. c.
Koreksi U
D
Universitas Sumatera Utara
F ft
jam Btu
100,1368 F
140,0305 ft
325,5840 Btujam
45 4565408,42
Δt A
Q U
2 2
D
° ⋅
⋅ =
° ×
= ⋅
=
Fluida dingin : air pendingin, tube
3 Flow area tube, a
t
′ = 0,639 in
2
Kern,1965
n 144
t a
t N
t a
× ×
=
Kern,1965
2 ft
0,3106 4
144 0,639
280 t
= ×
× =
a
4 Kecepatan massa
t a
W t
G =
Kern,1965
2 ft
jam m
lb 3
271970,399 0,3106
84480,8053 t
G ⋅
= =
5 Bilangan Reynold
Pada t
c
= 68 °F
µ = 0,0120 cP = 0,02903 lb
m
ft
2
⋅jam Kern,1965
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 in OD, 18 BWG, diperoleh ID = 0,652 in = 0,05433 ft
μ t
G ID
t Re
× =
Kern,1965
8 509041,184
0,02903 3
271970,399 0,05433
t Re
= ×
=
6. Taksir jH dari Fig. 24, Kern,1965 diperoleh jH = 600 pada Re
t
509041,1848 7. Pada t
c
= 68 °F
c = 0,46 Btulb
m
⋅°F
2 2
t
ft 325,5840
ft ft
0,1938 80
2 ft
6 a
N L
A =
× ×
= ×
× =
Universitas Sumatera Utara
k = 0,33 Btuhr.ft. F
0,3433 0,33
0,02903 0,46
k .
c
3 1
3 1
=
×
=
µ
8.
3 1
t i
k .
c ID
k jH
h
×
× =
µ ϕ
0,3433 0,05433
33 ,
600 h
t i
× ×
=
ϕ = 1251,0994
9.
t io
h ϕ
= OD
ID x
h
t i
ϕ =
in 1
in 0,652
x 1251,0994
= 815,7168 Btujam.ft
2
.F 10. Karena viskositas rendah, maka diambil
φ
t
= 1 Kern, 1965
t o
i o
i
h h
ϕ ϕ
× =
t
h
io
= 815,7168 × 1 = 815,7168 Btujam.ft
2
.F
Fluida panas : shell, larutan
3 ′ Flow area shell
T s
s
P 144
B C
D a
× ×
× =
ft
2
[Pers. 7.1, Kern] D
s
= Diameter dalam shell = 25 in
B = Baffle spacing
= 5 in P
T
= Tube pitch = 1 14 in
C ′ = Clearance
= P
T
– OD = 1,25 –1
= 0,25 in
2 ft
1,25 144
5 0,25
5 2
s a
0,17361
= ×
× ×
=
4 ′ Kecepatan massa
s s
a w
G =
[Pers. 7.2, Kern]
Universitas Sumatera Utara
2 ft
jam m
lb s
G
78442,4245 0,17361
13618,4765
⋅ =
=
5 ′ Bilangan Reynold
Pada T
c
= 266 °F
µ = 2,1430 cP = 5,18413 lb
m
ft
2
⋅jam Kern,1965
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 14 tri. pitch, diperoleh d
e
= 0,95 in. D
e
=0,9512 = 0,07917 ft
μ s
G e
D s
Re ×
=
[Pers. 7.3, Kern] 1197,8912
5,18413 78442,4245
0,07917
s Re
= ×
=
6 ′ Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh
jH = 80 7
′ Pada T
c
= 266 °F
c = 74,97 Btulb
m
⋅°F[Geankoplis, 1983] k = 0,085
[Geankoplis, 1983] 16,5977
0,085 5,18413
3 1
3 1
97 ,
74 =
× =
⋅
k c
µ
8 ′
3 1
⋅
× ×
= k
c D
k jH
h
e s
o
µ φ
Kern,1965
1425,6560 16,5977
0,07917
0,085 80
s φ
o h
= ×
× =
9 ′ Karena viskositas rendah, maka diambil φ
s
= 1
s φ
s φ
o h
o h
× =
h
o
= 1425,6560 × 1 = 1425,6560
10
’
Clean Overall coefficient, U
C
F ft
Btujam 518,8479
1425,6560 815,7168
1425,6560 815,7168
h h
h h
U
2 o
io o
io C
° ⋅
⋅ =
+ ×
= +
× =
Kern,1965
Universitas Sumatera Utara
11’ Faktor pengotor, R
d
0,0081 815,7168
518,8479 815,7168
518,8479 U
U U
U R
D C
D C
d
= ×
− =
× −
=
Kern,1965 R
d
hitung ≥ R
d
batas, maka spesifikasi cooler dapat diterima.
Pressure drop Fluida dingin : air, tube
1 Untuk Re
t
= 509041,1848 f
= 0,00022 ft
2
in
2
[Gbr. 26, Kern] s = 0,99 [Gbr. 6, Kern]
φ
t
= 1 2
t φ
s ID
10 5,22
n L
2 t
G f
t ΔP
10
⋅ ⋅
⋅ ⋅
⋅ ⋅
⋅ =
Kern,1965
psi 1
10 5,22
4 6
t ΔP
0,1391 0,99
0,05433 3
271970,399 0,00022
10 2
= ⋅
=
3 Dari grafik 27, hal:837, Kern, 1950 pada Gt = 271970,3993 diperoleh
2g 2
V
=0,001
psia
0,0162
.0,001 0,99
4.4 2g
2 V
. s
4n r
ΔP
= =
=
∆P
T
= ∆P
t
+ ∆P
r
= 0,1391 psia + 0,0162 psia = 0,1553 psia
∆P
t
yang diperbolehkan = 10 psia
Fluida panas : steam, shell
1 ′ Untuk Re
s
= 1197,8912
Universitas Sumatera Utara
f = 0,005 ft
2
in
2
[Gbar. 29, Kern] φ
s
=1 s
= 0,93 [Geankoplis, 1983] 2
′
B L
12 1
N ×
= +
[Pers. 7.43, Kern]
14,4 5
6
12 1
N =
× =
+
D
s
= 2512 = 2,0833 ft 3
′
s φ
s e
D 10
10 5,22
1 N
s D
2 s
G f
s ΔP
⋅ ⋅
⋅ ⋅
+ ⋅
⋅ ⋅
=
Kern,1965
psi 1
10 10
5,22 2
s ΔP
0,2402 0,93
0,07917 14,4
2,0833 78442,4245
0,005
= ⋅
=
∆P
s
yang diperbolehkan = 10 psi
.22 Cooler 2 E-513
Fungsi : menurunkan temperatur asam sulfat.
Jenis : Double Pipe Heat Exchanger
Dipakai : Pipa 2
× 1
1 4
in IPS, 10 ft Jumlah
: 1 unit Fluida panas
Laju alir larutan H
2
SO
4
masuk = 163,1655 kgjam
= 359,7203 lb
m
jam Temperatur awal T
1
= 170 C
= 338 F
Temperatur akhir T
2
= 30 C
= 86 F
Fluida dingin Laju alir air pendingin masuk
= 850,9831 kgjam = 1876,1064 lb
m
jam Temperatur awal t
1
= 5 C
= 41 F
Temperatur akhir t
2
= 35 C
= 95 F
Panas yang diserap Q = 106968,5740 Jjam = 101386,2472Btujam
1 ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin
Selisih
Universitas Sumatera Utara
T
1
= 338 °F
Temperatur yang lebih tinggi t
2
= 95 °F
∆t
1
= 243 °F
T
2
= 86 °F
Temperatur yang lebih rendah t
1
= 41 °F
∆t
2
= 45 °F
T
1
– T
2
= 252 °F
Selisih t
2
– t
1
= 108 °F ∆t
2
– ∆t
1
= 198 °F
117,4099 243
45 ln
198 Δt
Δt ln
Δt Δt
LMTD
1 2
1 2
=
=
− =
F
2 T
c
dan t
c
212 2
86 338
2 T
T T
2 1
c
= +
= +
= F
68 2
95 41
2 t
t t
2 1
c
= +
= +
= F
Fluida panas : anulus, furfural.
3 Flow area tube
0,1723 12
2,067 D
2
= =
Tabel 11, Kern 0,1383
12 1,66
D
1
= =
2 2
2 2
1 2
2 a
ft 0,0083
4 0,1383
0,1723 4
D a
= −
= −
= π
π D
Equivalen diam = D
a
= ft
0,0761 0,1383
0,1383 0,1723
D D
2 2
1 2
1 2
2
= −
= − D
4 Kecepatan massa
a a
W a
G =
= 2
ft jam
m lb
43501,4786 0,0083
359,72033 ⋅
=
5 Pada T
c
= 212 F,
µ = 5,18413 lb
m
ft. jam Gbr.14, Kern
μ a
G a
D Re
a
× =
Universitas Sumatera Utara
= 638,9877
5,18413 43501,4786
0,0761 =
×
6 J
H
= 18 Gbr.24, Kern
7 Pada T
c
= 212 F, c = 74,97 Btulb
m
. F
Gbr.3, Kern k = 0,085 Btujamft
2
Fft Tabel 4, Kern
10,6816 0,0745
2,01100 45,15
k .
c
3 1
3 1
=
×
=
µ
8 h =
14 ,
3 1
⋅
w k
c e
D k
H J
µ µ
µ Pers. 6.15b, Kern
= 1
16,5977 0,085
0,0745 18
× ×
× = 111,1614 Btujamft
2
F
Fluida dingin : inner pipe, air pendingin.
3 ′ D =
0,115 12
1,38 =
2 2
2 p
ft 0,0104
4 0,115
3,14 4
D a
= ×
= =
π
4 ′ Kecepatan massa
p a
w p
G =
Pers. 7.2, Kern
= 2
ft jam
m lb
4 180714,133
0,0104 1876,1064
⋅ =
5 ′ Pada t
c
= 68 F,
µ = 0,02903 lb
m
ft
2
⋅jam Gbr. 15, Kern
μ p
DG p
Re =
= 5
715904,170 0,02903
4 180714,133
0,115 =
×
6 ′ Dari Gbr. 24, Kern, diperoleh J
H
= 380 Gbr. 24, Kern
7 ′ Pada t
c
= 68 F, c = 0,46 Btulb
m
°F k = 0,33Btujamft
2
Fft
0,3433 0,33
0,02903 46
, k
. c
3 1
3 1
=
×
=
µ
Universitas Sumatera Utara
8 ′ h
i
=
14 ,
3 1
⋅
w k
c D
k H
J µ
µ µ
Pers. 6.15a, Kern
h
i
= 1
0,3433 0,115
0,33 720
× ×
× = 236,4397
9 ′ h
i0
= h
i
196,5583 1,66
1,38 236,4397
= ×
= ×
OD ID
Btujamft
2
F 10 Clean Overall coefficient, U
C
F ft
Btujam 71,0052
111,1614 196,5583
111,1614 196,5583
h h
h h
U
2 o
io o
io C
° ⋅
⋅ =
+ ×
= +
× =
11 U
D
R
d
ketentuan = 0,003
F ft
Btujam 0,0171
003 ,
71,0052 1
1 1
2
° ⋅
⋅ =
+ =
+ =
D C
D
R U
U
U
D
= 58,5361 Btujamft
2
F
12 Luas permukaan yang diperlukan Q =
t A
U
D
∆ ×
× A = =
117,4099 58,5361
2 101386,247
× = 14,7520 ft
2
Panjang yang diperlukan = ,435
14,7520 = 33,9126 ft
Berarti diperlukan 3 pipa hairpin 60 ft yang disusun seri.
13 Luas sebenarnya = 20 × 3 x 0,435 = 26,1 ft
2
, maka U
D
= = 117,4099
14,7520 2
101386,247 ×
= 33,0852 Btujam.ft
2
.
o
F
R
D
= = 33,0852
71,0052 33,0852
- 71,0052
× = 0,0161 jam.ft
2
.
o
FBtu Q
U
D
x Δt
Q A x
Δt U
C
– U
D
U
C
x U
D
Universitas Sumatera Utara
R
d
hitung ≥ R
d
batas, maka spesifikasi heater dapat diterima.
Pressure drop Fluida panas : Anulus, asam sulfat.
1 D
e ’
= D
2
– D
1
= 0,1723 – 0,1383 ft = 0,0339 ft Re
a
’ =
5,18413 43501,4786
0,0339 ×
=
µ
a e
G D
= 284,6041
f = 0,0035 + Pers. 3.47b, Kern
= 0,0035 +
0,42
284,6041 ,264
= 0,0281 s = 1, ρ = 1
× 62,5 = 62,5 2
ΔF
a
= = = 0,1152 ft
3 V = = = 0,1933 fps F
i
= 3 x =
= 0,0017 ΔP
a
= =
= 0,0508 psi ∆P
a
yang diperbolehkan = 10 psi
Fluida dingin: inner pipe, bahan.
1 ′ Untuk Re
p
= 715904,1705 f = 0,0035 + = 0,0044
s = 1 , ρ = 1
× 62,5 = 62,5 2
′ ΔF
p
= =
= 0,0922ft 3
′ ΔP
p
= = 0,0352 psi
∆P
p
yang diperbolehkan = 10 psi
23 Cooler 3 E-416
0,264 Re
a
’
0,42
4.f.G
a 2
.L 2.g.ρ
2
.D
e
’ 4 x 0,0281 x 43501,4786
2
x 60 2 x 4,18.10
8
x 62,5
2
x 0,0339 G
a
3600ρ 43501,4786
3600 x 62,5 V
2
2g’ 3 x 0,1933
2
2 x 32,2 ΔF
a
+ F
i
x ρ
144 0,1152 + 0,001 x 62,5
144
0,264 715904,1705
0,42
4.f.G
p 2
.L 2.g.ρ
2
.D’ 4 x 0,0044 x 180714,1334
2
x 60 2 x 4,18.10
8
x 62,5
2
x 0,115 0,0922 x 55
144
Universitas Sumatera Utara
Fungsi : menurunkan suhu furfural sebelum masuk ke tangki penyimpanan.
Jenis : Double Pipe Heat Exchanger
Dipakai : Pipa 2
× 1
1 4
in IPS, 10 ft Jumlah
: 1 unit Fluida panas
Laju alir furfural masuk = 122,5490 kgjam = 270,1758 lb
m
jam Temperatur awal T
1
= 160,63 C
= 321,134 F
Temperatur akhir T
2
= 30 C
= 86 F
Fluida dingin Laju alir air pendingin masuk = 221,4909 kgjam
= 488,3064 lb
m
jam Temperatur awal t
1
= 5 C
= 41 F
Temperatur akhir t
2
= 35 C
= 95 F
Panas yang diserap Q = 27841,4056 KJjam = 26388,4572 Btujam
1 ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin
Selisih
T
1
= 321,134 °F Temperatur yang lebih tinggi
t
2
= 95 °F
∆t
1
= 226,134 °F
T
2
= 86 °F
Temperatur yang lebih rendah t
1
= 41 °F
∆t
2
= 45 °F
T
1
– T
2
= 235,134
°F Selisih
t
2
– t
1
= 54 °F
∆t
2
– ∆t
1
= 181,134
°F 112,1944
226,134 45
ln 181,134
Δt Δt
ln Δt
Δt LMTD
1 2
1 2
=
=
− =
F
2 T
c
dan t
c
203,567 2
86 321,134
2 T
T T
2 1
c
= +
= +
= F
68 2
95 41
2 t
t t
2 1
c
= +
= +
= F
Fluida panas : anulus, furfural.
3 Flow area tube
Universitas Sumatera Utara
0,1723 12
2,067 D
2
= =
Tabel 11, Kern 0,1383
12 1,66
D
1
= =
2 2
2 2
1 2
2 a
ft 0,0083
4 0,1383
0,1723 4
D a
= −
= −
= π
π D
Equivalen diam = D
a
= ft
0,0761 0,1383
0,1383 0,1723
D D
2 2
1 2
1 2
2
= −
= − D
4 Kecepatan massa
a a
W a
G =
= 2
ft jam
m lb
32672,7356 0,0083
270,17581 ⋅
=
5 Pada T
c
= 203,567 F,
µ = 2,01100 lb
m
ft. jam Gbr.14,
Kern
μ a
G a
D Re
a
× =
= 1237,1956
2,01100 32672,7356
0,0761 =
×
6 J
H
= 20 Gbr.24, Kern
7 Pada T
c
= 203,567 F, c = 45,15 Btulb
m
. F
Gbr.3, Kern k = 0,0745 Btujamft
2
Fft Tabel 4, Kern
10,6816 0,0745
2,01100 45,15
k .
c
3 1
3 1
=
×
=
µ
8 h =
14 ,
3 1
⋅
w k
c e
D k
H J
µ µ
µ Pers. 6.15b, Kern
= 1
10,6816 0,0761
0,0745 20
× ×
× = 69,6688 Btujamft
2
F
Fluida dingin : inner pipe, air pendingin.
Universitas Sumatera Utara
3 ′ D =
0,115 12
1,38 =
2 2
2 p
ft 0,0104
4 0,115
3,14 4
D a
= ×
= =
π
4 ′ Kecepatan massa
p a
w p
G =
Pers. 7.2, Kern
= 2
ft jam
m lb
47035,6415 0,0104
488,3064 ⋅
=
5 ′ Pada t
c
= 68 F,
µ = 0,02903 lb
m
ft
2
⋅jam Gbr. 15, Kern
μ p
DG p
Re =
= 1
186333,029 0,02903
47035,6415 0,115
= ×
6 ′ Dari Gbr. 24, Kern, diperoleh J
H
= 380 Gbr. 24, Kern
7 ′ Pada t
c
= 68 F, c = 0,46 Btulb
m
°F k = 0,33Btujamft
2
Fft
0,3433 0,33
0,02903 46
, k
. c
3 1
3 1
=
×
=
µ
8 ′ h
i
=
14 ,
3 1
⋅
w k
c D
k H
J µ
µ µ
Pers. 6.15a, Kern
h
i
= 1
0,3433 0,115
0,33 380
× ×
× = 124,7876
9 ′ h
i0
= h
i
103,7391 1,66
1,38 124,7876
= ×
= ×
OD ID
Btujamft
2
F 10 Clean Overall coefficient, U
C
F ft
Btujam 41,6785
69,6688 103,7391
69,6688 103,7391
h h
h h
U
2 o
io o
io C
° ⋅
⋅ =
+ ×
= +
× =
11 U
D
Universitas Sumatera Utara
R
d
ketentuan = 0,003
F ft
Btujam 0,0270
003 ,
41,6785 1
1 1
2
° ⋅
⋅ =
+ =
+ =
D C
D
R U
U
U
D
= 37,0464 Btujamft
2
F
12 Luas permukaan yang diperlukan Q =
t A
U
D
∆ ×
× A = =
112,1944 37,0464
26388,4572 ×
= 6,3489 ft
2
Panjang yang diperlukan = ,435
6,3489 = 14,5951 ft
Berarti diperlukan 1 pipa hairpin 20 ft yang disusun seri.
13 Luas sebenarnya = 20 × 0,435 = 8,7 ft
2
, maka U
D
= = 112,1944
8,7 26388,4572
× = 27,0348 Btujam.ft
2
.
o
F
R
D
= = 27,0348
41,6785 27,0348
- 41,6785
× = 0,0130 jam.ft
2
.
o
FBtu R
d
hitung ≥ R
d
batas, maka spesifikasi heater dapat diterima.
Pressure drop Fluida panas : Anulus, asam sulfat.
1 D
e ’
= D
2
– D
1
= 0,1723 – 0,1383 ft = 0,0339 ft Re
a
’ =
2,01100 32672,7356
0,0339 ×
=
µ
a e
G D
= 551,0450
f = 0,0035 + Pers. 3.47b, Kern
= 0,0035 +
0,42
661,253915 ,264
= 0,0208 s = 1, ρ = 1
× 62,5 = 62,5 Q
U
D
x Δt
Q A x
Δt U
C
– U
D
U
C
x U
D
0,264 Re
a
’
0,42
4.f.G
a 2
.L 2.g.ρ
2
.D
e
’ 4 x 0,0208 x 32672,7356
2
x 20 2 x 4,18.10
8
x 62,5
2
x 0,0339
Universitas Sumatera Utara
2 ΔF
a
= = = 0,0171 ft 3 V = = = 0,1452 fps
F
i
= 3 x =
= 0,0010 ΔP
a
= =
= 0,0078 psi ∆P
a
yang diperbolehkan = 10 psi
Fluida dingin: inner pipe, bahan.
1 ′ Untuk Re
p
= 186333,0291 f = 0,0035 + = 0,0051
s = 1 , ρ = 1
× 62,5 = 62,5 2
′ ΔF
p
= =
= 0,0024 ft 3
′ ΔP
p
= = 0,0009 psi
∆P
p
yang diperbolehkan = 10 psi
24. Cooler 4 E-417
Fungsi : menurunkan temperatur toluena sebelum dimasukkan ke
tangki penyimpanan. Jenis
: 1-2 shell and tube exchanger Dipakai
: 34 in OD Tube 18 BWG, panjang =6 ft, 4 pass Fluida panas
Laju alir toluena masuk = 11942,6520 kgjam = 26329,1783 lbmjam
Temperatur awal T
1
= 110,785 °C = 231,413 °F
Temperatur akhir T
2
= 30°C = 86°F
Fluida dingin Laju alir air pendingin masuk = 11035,4432 kgjam = 24329,1148 lbmjam
Temperatur awal t
1
= 5°C = 41°F
G
a
3600ρ 32672,7356
3600 x 62,5 V
2
2g’ 3 x 0,1452
2
2 x 32,2 ΔF
a
+ F
i
x ρ
144 0,0171 + 0,0010 x 62,5
144
0,264 186333,0291
0,42
4.f.G
p 2
.L 2.g.ρ
2
.D’ 4 x 0,0051 x 47035,6415
2
x 20 2 x 4,18.10
8
x 62,5
2
x 0,115 0,0024 x 55
144
Universitas Sumatera Utara
Temperatur akhir t
2
= 35°C = 95°F
Panas yang diserap Q = 1387155,2086 kJjam = 1314764,2869 Btujam
1. ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin
Selisih
T
1
= 231,413 °F Temperatur yang lebih tinggi
t
2
= 95 °F
∆t
1
= 136,413 °F
T
2
= 86 °F
Temperatur yang lebih rendah t
1
= 41 °F
∆t
2
= 45 °F
T
1
– T
2
= 145,413
°F Selisih
t
2
– t
1
=54 °F
∆t
2
– ∆t
1
= 91,413
°F
82,4265 136,413
45 ln
91,413 Δt
Δt ln
Δt Δt
LMTD
1 2
1 2
=
=
− =
°F
2,6928 54
145,413 t
t T
T R
1 2
2 1
= =
− −
=
0,2836 145,413
54 t
T t
t S
1 1
1 2
= =
− −
= R = 2,6928, S = 0,2836 diperoleh Ft = 0,97
Maka ∆t = Ft x LMTD = 0,97 x 82,4265 = 79,9537°F
2. T
c
dan t
c
158,7065 2
86 231,413
2 T
T T
2 1
c
= +
= +
= °F
8 6
2 95
41 2
t t
t
2 1
c
= +
= +
= °F
Dalam perancangan ini digunakan cooler dengan spesifikasi: -
Diameter luar tube OD = 34 in -
Jenis tube = 18 BWG
- Pitch P
T
= 1 in triangular pitch -
Panjang tube L = 6 ft
a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas steam dan fluida dingin light organic, diperoleh U
D
= 100 - 200, dan faktor pengotor R
d
= 0,003
Universitas Sumatera Utara
Diambil U
D
= 140 Btujam ⋅ft
2
⋅°F Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2 o
o 2
D
ft 117,4577
F 82,4265
F ft
jam Btu
140 Btujam
69 1314764,28
Δt U
Q A
= ×
⋅ ⋅
= ×
=
Luas permukaan luar a ″ = 0,1963 ft
2
ft Kern,1965
Jumlah tube, 99,7263
ft ft
0,1963 ft
6 ft
117,4577 a
L A
N
2 2
t
= ×
= ×
= buah
b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 122 tube dengan ID shell 23,25 in.
c. Koreksi U
D
2 2
t
ft 143,69160
ft ft
0,1963 122
ft 6
a N
L A
= ×
× =
× ×
=
F ft
jam Btu
114,4400 F
79,9537 ft
143,69160 Btujam
69 1314764,28
Δt A
Q U
2 2
D
° ⋅
⋅ =
° ×
= ⋅
=
Fluida dingin : air pendingin, tube
3. Flow area tube, a
t
′ = 0,334 in
2
Kern,1965
n 144
t a
t N
t a
× ×
=
Kern,1965
2 ft
0,0707 4
144 0,334
22 1
t =
× ×
= a
4. Kecepatan massa
t a
W t
G =
Kern,1965
2 ft
jam m
lb 5
343908,170 0,0707
24329,1148 t
G ⋅
= =
5. Bilangan Reynold Pada t
c
= 68 °F
Universitas Sumatera Utara
µ = 0,0120 cP = 0,02903lb
m
ft
2
⋅jam Kern,1965
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 in OD, 18 BWG, diperoleh ID = 0,652 in = 0,05433 ft
μ t
G ID
t Re
× =
Kern,1965
9 643685,573
0,02903 5
343908,170 0,05433
t Re
= ×
= 6. Taksir jH dari Fig. 24, Kern,1965 diperoleh
jH = 560 pada Re
t
= 643685,5739 7. Pada t
c
= 68 °F
c = 0,46 Btulb
m
⋅°F k = 0,33 Btuhr.ft.
F
0,3433 0,33
0,02903 46
, k
. c
3 1
3 1
=
×
=
µ
8.
3 1
t i
k .
c ID
k jH
h
×
× =
µ ϕ
0,3433 0,05433
33 ,
560 h
t i
× ×
=
ϕ = 1167,6928
9.
t io
h ϕ
= OD
ID x
h
t i
ϕ =
in 0,75
in 0,652
1167,6928x
= 1015,1143 Btujam.ft
2
.F 10. Karena viskositas rendah, maka diambil
φ
t
= 1 Kern, 1965
t o
i o
i
h h
ϕ ϕ
× =
t
h
io
= 1015,1143 × 1 = 1015,1143 Btujam.ft
2
.F
Fluida panas : shell, toluena
3 ′ Flow area shell
Universitas Sumatera Utara
T s
s
P 144
B C
D a
× ×
× =
ft
2
[Pers. 7.1, Kern] D
s
= Diameter dalam shell = 15,25 in
B = Baffle spacing
= 3 in P
T
= Tube pitch = 1 in
C ′ = Clearance
= P
T
– OD = 1 –0,75
= 0,25 in
2 ft
1 144
3 0,25
25 ,
15 s
a
0,07943
= ×
× ×
=
4 ′ Kecepatan massa
s s
a w
G =
[Pers. 7.2, Kern]
2 ft
jam m
lb s
G
11 3331488,67
0,07943 26329,1783
⋅ =
=
5 ′ Bilangan Reynold
Pada T
c
=158,7065 °F
µ = 0,8313 cP = 2,01100 lb
m
ft
2
⋅jam Kern,1965
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 34 in dan 1 tri. pitch, diperoleh d
e
= 0,95 in. D
e
=0,9512 = 0,07917 ft
μ s
G e
D s
Re ×
=
[Pers. 7.3, Kern] 13049,6676
2,011 1
331488,671 0,07917
s Re
= ×
=
6 ′ Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh
jH = 52 7
′ Pada T
c
=158,7065 °F
c = 45,15 Btulb
m
⋅°F[Geankoplis, 1983] k = 0,0745
[Geankoplis, 1983] 10,6816
0,0745 2,011
45,15
3 1
3 1
= ×
= ⋅
k c
µ
Universitas Sumatera Utara
8 ′
3 1
⋅
× ×
= k
c D
k jH
h
e s
o
µ φ
Kern,1965
522,7030 10,6816
0,07917 0,0745
52 s
φ o
h =
× ×
=
9 ′ Karena viskositas rendah, maka diambil φ
s
= 1
s φ
s φ
o h
o h
× =
h
o
= 522,7030 × 1 = 522,7030
10
’
Clean Overall coefficient, U
C
F ft
Btujam 345,0366
522,7030 1015,1143
522,7030 1015,1143
h h
h h
U
2 o
io o
io C
° ⋅
⋅ =
+ ×
= +
× =
Kern,1965 11’ Faktor pengotor, R
d
0,0058 114,4400
386,7139 114,4400
386,7139 U
U U
U R
D C
D C
d
= ×
− =
× −
=
Kern,1965 R
d
hitung ≥ R
d
batas, maka spesifikasi heaterr dapat diterima.
Pressure drop Fluida dingin : air, tube
1 Untuk Re
t
= 643685,5739 f
= 0,0002 ft
2
in
2
[Gbr. 26, Kern] s = 0,88 [Gbr. 6, Kern]
φ
t
= 1 3
t φ
s ID
10 5,22
n L
2 t
G f
t ΔP
10
⋅ ⋅
⋅ ⋅
⋅ ⋅
⋅ =
Kern,1965
psi 1
10 5,22
4 6
t ΔP
0,2275 0,88
0,05433 5
343908,170 0,0002
10 2
= ⋅
=
3 Dari grafik 27, hal:837, Kern, 1950 pada
Universitas Sumatera Utara
Gt = 343908,1705 diperoleh
2g 2
V
=0,001
psia
0,0182
.0,001 0,88
4.4 2g
2 V
. s
4n r
ΔP
= =
=
∆P
T
= ∆P
t
+ ∆P
r
= 0,2275 psia + 0,0182 psia = 0,2456psia
∆P
t
yang diperbolehkan = 10 psia
Fluida panas : steam, shell
1 ′ Untuk Re
s
= 13049,6676 F
= 0,0043 ft
2
in
2
[Gbar. 29, Kern] φ
s
=1 s
= 0,93 [Geankoplis, 1983] 2
′
B L
12 1
N ×
= +
[Pers. 7.43, Kern]
24 3
6
12 1
N =
× =
+
D
s
= 15,2512 = 1,2708 ft 3
′
s φ
s e
D 10
10 5,22
1 N
s D
2 s
G f
s ΔP
⋅ ⋅
⋅ ⋅
+ ⋅
⋅ ⋅
=
Kern,1965
psi 1
10 10
5,22 2
s ΔP
3,7498 0,93
0,07917 24
1,2708 1
331488,671 0,0043
= ⋅
=
∆P
s
yang diperbolehkan = 10 psi
25. Ekspander 1 JE-225
Fungsi : menurunkan tekanan larutan sebelum didinginkan
pada cooler E-226 Jenis
: centrifugal expander
Universitas Sumatera Utara
Jumlah : 1 unit
Data : Laju alir massa
: 6177,2047 kgjam = 1,7159 kgs ρcamp
: 911,3610 kgm
3
Laju alir volumetrik,Q = 6177,2047 911,3610
= 6,7780 m
3
jam Tekanan masuk P
1
: 1000 psi = 6894,757 Kpa
Tekanan keluar P
2
: 336,4876 psi = 2320 Kpa
Efisiensi ekspander : 60
Peters, et.al., 2004 Daya yang dihasilkan
: P
= η. M P
2
– P
1
ρ Dimana :
P : daya
η : efisiensi
P
2
: tekanan keluar P
1
: tekanan masuk ρ
: densitas Maka,
P = η. M P
2
– P
1
ρ = 0,6 x 1,7159 x 2320 - 6894,757 911,3610
= -5,1680 hp
26. Ekspander 2 JE-227
Fungsi : menurunkan tekanan larutan sebelum dimasukkan ke
ekstraktor Jenis
: centrifugal expander Jumlah
: 1 unit Data :
Laju alir massa : 6177,2047 kgjam
= 1,7159 kgs ρcamp
: 911,3610 kgm
3
laju alir volumetrik,Q = 6177,2047 911,3610
= 6,7780 m
3
jam Tekanan masuk P
1
: 336,4876 psi = 2320 Kpa
Tekanan keluar P
2
: 14,6959 psi = 101,325 Kpa
Efisiensi ekspander : 60
Peters, et.al., 2004
Universitas Sumatera Utara
Daya yang dihasilkan :
P = η. M P
2
– P
1
ρ Dimana :
P : daya
η : efisiensi
P
2
: tekanan keluar P
1
: tekanan masuk ρ
: densitas Maka,
P = η. M P
2
– P
1
ρ = 0,6 x 1,7159 x 101,325 - 2320 911,3610
= -7,6743 hp
27. Pompa P-114
Fungsi : memompa asam sulfat dari Mixer M-120 ke
Mixer M-110 Jenis
: Pompa sentrifugal Jumlah
: 1 unit Bahan kontruksi
: Commercial Steel Kondisi operasi :
- Temperatur
= 30
o
C -
Laju alir massa = 237,3044 kgjam
= 0,1453 lbms -
Densitas campuran = 1.220,5840 kgm
3
= 76,1978 lbmft
3
- Viskositas campuran
= 2,0547 cP = 0,0014 lbmft.sekon
- tekanan masuk P
1
= 14,696 psi = 2.116,2368 lbfft
2
- tekanan keluar P
2
= 14,696 psi = 2.116,2368 lbfft
Perhitungan: -
Laju alir volumetrik, Q = F ρ = 0,1453 lbms 76,1978 lbmft
3
= 0,0019 ft
3
s = 0,000054 m
3
sekon
Asumsi N
Re
2100, aliran turbulen
Universitas Sumatera Utara
Diameter optimum, D
opt
= 0,363 × Q
0,45
× ρ
0,13
Peters et.al., 2004 = 0,363
× 0,000054
0,45
× 76,1978
0,13
= 0,0077 m = 0,3015 in
Digunakan pipa dengan spesifikasi: -
Ukuran pipa nominal = 0,5 in Geankoplis, 2003 -
Schedule pipa = 80
Diameter dalam ID = 0,646 in = 0,0538 ft = 0,0164 m
- Diameter luar OD
= 0,84 in = 0,0700 ft
- Luas penampang dalam a
t
= 0,00163 ft
2
- Bahan konstruksi
= commercial steel - Kecepatan Linier, V = Qa
t
= 1,1700 ft sekon
3475,9272 0014
, 0538
, 1700
, 1
1978 ,
76 .
.
Re
= =
= x
x D
v N
µ ρ
Asumsi N
Re
2100 sudah benar. Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk bahan pipa commercial steel
diperoleh ε = 4,6 x 10
-5
. εD = 4,6 x 10
-5
0,0164 = 0,0028 Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk N
Re
=
3475,9272
dan εD =
0,0028 diperoleh f = 0,007 Instalasi pipa:
- Panjang pipa lurus, L
1
= 50 ft -
1 buah gate valve fully open ;
L D
= 13 Appendix C–2a, Foust, 1980
L
2
= 1 × 13 × 0,0538 = 0,6998 ft
- 2 buah standard elbow 90
° ;
L D
= 30 Appendix C–2a, Foust, 1980 L
3
= 2 × 30 × 0,0538 = 3,2300 ft
- 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ;
L D
= 22 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
4
= 0,5 × 22 x 0,0538 = 0,5922 ft
- 1 buah sharp edge exit K = 1,0 ;
L D
= 55 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
Universitas Sumatera Utara
L
5
= 1,0 × 55 × 0,0538 = 2,9608 ft
Panjang pipa total ΣL = 50 + 0,6998 + 3,2300 + 0,5922 + 2,9608 = 57,4828 ft
Faktor gesekan, ft.lbflbm
0,6361 0,0538
x 232,174
57,4828 1,1700
x 0,007
x 4
2 4
2 2
= =
=
∑
x D
x g
L x
v x
f x
F
c
Tinggi pemompaan, ∆z = 10 ft
= 10 + 0 + 0 + 0,6361 = 10,6361 ft.lbflbm
Efisiensi pompa = 80 Peters et.al., 2004
0,0035 0,8
x 550
1.220,5840 x
0,0019 x
10,6361 8
, 550
= =
− =
x x
Q x
W Pompa
Tenaga
s
ρ
Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,25 hp
28. Pompa P-121
Fungsi : memompa asam sulfat dari tangki asam sulfat
F-122 ke Mixer M-120 Jenis
: Pompa sentrifugal Jumlah
: 1 unit Bahan kontruksi
: Commercial Steel Kondisi operasi :
- Temperatur
= 30
o
C -
Laju alir massa = 175,4468 kgjam
= 0,1074 lbms -
Densitas campuran = 1.284,9280 kgm
3
= 80,2146 lbmft
3
- Viskositas campuran
= 2,7422 cP = 0,0018 lbmft.sekon
Universitas Sumatera Utara
- tekanan masuk P
1
= 14,696 psi = 2.116,2368 lbfft
2
- tekanan keluar P
2
=14,696 psi = 2.116,2368 lbfft
Perhitungan: -
Laju alir volumetrik, Q = F ρ = 0,1074 lbms 80,2146 lbmft
3
= 0,0013 ft
3
s = 0,00003793 m
3
sekon Asumsi N
Re
2100, aliran turbulen Diameter optimum, D
opt
= 0,363 × Q
0,45
× ρ
0,13
Peters et.al., 2004 = 0,363
× 0,00003793
0,45
× 80,2146
0,13
= 0,0094 m = 0,3713 in Digunakan pipa dengan spesifikasi:
- Ukuran pipa nominal = 0,5 in Geankoplis, 2003
- Schedule pipa
= 80 Diameter dalam ID = 0,646 in
= 0,0538 ft = 0,0164 m -
Diameter luar OD = 0,84 in
= 0,0700 ft -
Luas penampang dalam a
t
= 0,00163 ft
2
- Bahan konstruksi
= commercial steel - Kecepatan Linier, V = Qa
t
= 0,8217 ft sekon
5587,6144 0014
, 0455
, 8217
, 1978
, 76
. .
Re
= =
= x
x D
v N
µ ρ
Asumsi N
Re
2100 sudah benar. Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk bahan pipa commercial steel
diperol eh ε = 4,6 x 10
-5
. εD = 4,6 x 10
-5
0,0164 = 0,0033 Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk N
Re
=
5587,6144
dan εD =
0,0033 diperoleh f = 0,008. Instalasi pipa:
- Panjang pipa lurus, L
1
= 50 ft -
1 buah gate valve fully open ;
L D
= 13 Appendix C–2a, Foust, 1980
L
2
= 1 × 13 × 0,0538 = 0,6998 ft
- 2 buah standard elbow 90
° ;
L D
= 30 Appendix C–2a, Foust, 1980
Universitas Sumatera Utara
L
3
= 2 × 30 × 0,0538 = 3,2300 ft
- 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ;
L D
= 22 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
4
= 0,5 × 22 x 0,0538 = 0,5922 ft
- 1 buah sharp edge exit K = 1,0 ;
L D
= 55 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
5
= 1,0 × 55 × 0,0538 = 2,9608 ft
Panjang pipa total ΣL = 50 + 0,6998 + 3,2300 + 0,5922 + 2,9608 = 57,4828 ft
Faktor gesekan, ft.lbflbm
0,3586 0,0538
x 232,174
57,4828 0,8217
x 0,008
2
2 2
= =
=
∑
x D
x g
L x
v x
f F
c
Tinggi pemompaan, ∆z = 10 ft
= 10 + 0 + 0 + 0,3586 = 10,3586 ft.lbflbm
Efisiensi pompa = 80 Peters et.al., 2004
0,0025 0,8
x 550
1.284,93 x
0,0013 x
10,3586 8
, 550
= =
− =
x x
Q x
W Pompa
Tenaga
s
ρ
Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,25 hp
29. Pompa P-132
Fungsi : memompa campuran dari Filter Press H-130 ke
Reaktor I R-210
Universitas Sumatera Utara
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan kontruksi : Commercial Steel
Kondisi operasi : Temperatur
= 30
o
C Laju alir massa
= 442,4896 kgjam = 0,2710 lbms
Densitas campuran = 1.114,3876 kgm
3
= 69,5682 lbmft
3
Viskositas campuran = 0,3683 cP
= 0,0002 lbmft.sekon -
tekanan masuk P
1
= 14,696 psi = 2.116,2368 lbfft
2
- tekanan keluar P
2
= 14,696 psi = 2.116,2368 lbfft
Perhitungan: Analog dengan perhitungan di Lampiran C bagian 5, diperoleh :
Laju alir volumetrik, Q = F ρ = 0,0039 ft
3
sekon = 0,0001103 m
3
sekon Asumsi N
Re
2100, aliran turbulen Diameter optimum, D
opt
= 0,363 × Q
0,45
× ρ
0,13
Peters et.al., 2004 = 0,0150 m = 0,5893 in
Digunakan pipa dengan spesifikasi: -
Ukuran pipa nominal = 0,75 in Geankoplis, 2003 -
Schedule pipa = 80
Diameter dalam ID = 0,742 in = 0,0618 ft = 0,0188 m
Diameter luar OD = 1,05 in = 0,0875 ft
Luas penampang dalam a
t
= 0,003 ft
2
- Bahan konstruksi
= commercial steel -
Kecepatan Linier, V = Qa
t
= 1,2984 ft sekon
22563,6150 0,0002
0,0618 1,2984
1.114,3876 .
.
Re
= =
= x
x D
v N
µ ρ
Asumsi N
Re
2100 sudah benar. Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk bahan pipa commercial steel
diperoleh ε = 4,6 x 10
-5
. εD = 4,6 x 10
-5
0,0618 = 0,0024
Universitas Sumatera Utara
Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk N
Re
=
22563,6150
dan εD =
0,0024 diperoleh f = 0,0090. Instalasi pipa:
- Panjang pipa lurus, L
1
= 50 ft -
1 buah gate valve fully open ;
L D
= 13 Appendix C–2a, Foust, 1980
L
2
= 1 × 13 × 0,0618 = 0,8038 ft
- 2 buah standard elbow 90
° ;
L D
= 30 Appendix C–2a, Foust, 1980 L
3
= 2 × 30 × 0,0618 = 3,7100 ft
- 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ;
L D
= 22 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
4
= 0,5 × 22 x 0,0618 = 0,6802 ft
- 1 buah sharp edge exit K = 1,0 ;
L D
= 55 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
5
= 1,0 × 55 × 0,0618 = 3,4008 ft
Panjang pipa total ΣL = 50 + 0,8038 + 3,7100 + 0,6802 + 3,4008 = 58,5947 ft
Faktor gesekan, ft.lbflbm
0,8937 0,0618
x 232,174
58,5947 1,2984
x 0,009
2
2 2
= =
=
∑
x D
x g
L x
v x
f F
c
Tinggi pemompaan, ∆z = 10 ft
= 10 + 0 + 0 + 0,8937 = 10,8937 ft.lbflbm
Efisiensi pompa = 80 Peters et.al., 2004
0,0067 0,8
x 550
1.114,3876 x
0,0039 x
10,8937 8
, 550
= =
− =
x x
Q x
W Pompa
Tenaga
s
ρ
Universitas Sumatera Utara
Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,25 hp
30. Pompa P-211
Fungsi : memompa campuran dari Reaktor I R-210 ke
Heater E-221 Jenis
: Positive displament Rotary Pump Jumlah
: 1 unit Bahan kontruksi
: Commercial Steel Kondisi operasi :
Temperatur = 70
o
C -
Laju alir massa = 530,9875kgjam
= 0,3252 lbms -
Densitas campuran = 1.077,5084 kgm
3
= 67,2660 lbmft
3
- Viskositas campuran = 0,3683 cP
= 0,0002 lbmft.sekon -
tekanan masuk P
1
=14,696 psi = 2.116,2368 lbfft
2
- tekanan keluar P
2
= 14,696 psi = 2.116,2368 lbfft
Perhitungan: Analog dengan perhitungan di Lampiran C bagian 5, diperoleh :
Laju alir volumetrik, Q = F ρ = 0,0267 ft
3
sekon = 0,0001369 m
3
sekon
Asumsi N
Re
2100, aliran turbulen Diameter optimum, D
opt
= 0,363 × Q
0,45
× ρ
0,13
Peters et.al., 2004 = 0,0164 m = 0,6438 in
Digunakan pipa dengan spesifikasi: -
Ukuran pipa nominal = 0,75 in Geankoplis, 2003 -
Schedule pipa = 80
Diameter dalam ID = 0,742 in = 0,0618 ft = 0,0188 m
Diameter luar OD = 1,05 in = 0,0875 ft
Luas penampang dalam a
t
= 0,003 ft
2
- Bahan konstruksi
= commercial steel -
Kecepatan Linier, V = Qa
t
= 1,6114 ft sekon 27076,3370
Asumsi N
Re
2100 sudah benar
Universitas Sumatera Utara
Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk bahan pipa commercial steel diperoleh ε = 4,6 x 10
-5
. εD = 4,6 x 10
-5
0,0188= 0,0024 Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk N
Re
= 27076,3370 dan εD =
0,0024 diperoleh f = 0,0088. Instalasi pipa:
- Panjang pipa lurus, L
1
= 50 ft -
1 buah gate valve fully open ;
L D
= 13 Appendix C–2a, Foust, 1980
L
2
= 1 × 13 × 0,0618 = 0,8038 ft
- 2 buah standard elbow 90
° ;
L D
= 30 Appendix C–2a, Foust, 1980 L
3
= 2 × 30 × 0,0618 = 3,7100 ft
- 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ;
L D
= 22 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
4
= 0,5 × 22 × 0,0618 = 0,6802 ft
- 1 buah sharp edge exit K = 1,0 ;
L D
= 55 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
5
= 1,0 × 55 × 0,0618 = 3,4008 ft
Panjang pipa total ΣL = 50 + 0,8038 + 3,7100 + 0,6802 +3,4008 = 58,5947 ft
Faktor gesekan, 0,3365
Tinggi pemompaan, ∆z = 10 ft
= 10,3365 ft.lbflbm Efisiensi pompa = 80
Peters et.al., 2004
Universitas Sumatera Utara
0,0076 Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,25 hp
31. Pompa P-222
Fungsi : memompa campuran dari Heater E-221 ke Reaktor
II R-220 Jenis
: Positive displament Rotary Pump Jumlah
: 1 unit Bahan kontruksi :
Commercial Steel Kondisi operasi :
Temperatur = 90
o
C Laju alir massa
= 442,4896 kgjam = 0,3252 lbms
Densitas campuran = 1.071,9765 kgm
3
= 66,9206 lbmft
3
Viskositas campuran = 0,3947 cP
= 0,0003 lbmft.sekon tekanan masuk P
1
=14,696 psi = 2.116,2368 lbfft
2
tekanan keluar P
2
= 1000 psi = 144000 lbfft
Perhitungan: Analog dengan perhitungan di Lampiran C bagian 5, diperoleh :
Laju alir volumetrik, Q = F ρ = 0,0049 ft
3
sekon = 0,0001 m
3
sekon Asumsi N
Re
2100, aliran turbulen Diameter optimum, D
opt
= 0,363 × Q
0,45
× ρ
0,13
Peters et.al., 2004 = 0,0152 m = 0,5967 in
Digunakan pipa dengan spesifikasi: -
Ukuran pipa nominal = 0,75 in Geankoplis, 2003 -
Schedule pipa = 80
- Diameter dalam ID = 0,742 in
= 0,0618 ft = 0,0188 m -
Diameter luar OD = 1,05 in
= 0,0875 ft -
Luas penampang dalam a
t
= 0,003 ft
2
- Bahan konstruksi
= commercial steel -
Kecepatan Linier, V = Qa
t
= 1,3497 ft sekon
Universitas Sumatera Utara
20913,6687 0,0003
0,0618 1,3497
1.071,9766 .
.
Re
= =
= x
x D
v N
µ ρ
Asumsi N
Re
2100 sudah benar Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk bahan pipa commercial steel
diperoleh ε = 4,6 x 10
-5
. εD = 4,6 x 10
-5
0,0188= 0,0024
Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk N
Re
= 20913,6687 dan εD =
0,0024 diperoleh f = 0,009.
Instalasi pipa: -
Panjang pipa lurus, L
1
= 50 ft -
1 buah gate valve fully open ;
L D
= 13 Appendix C–2a, Foust, 1980
L
2
= 1 × 13 × 0,0618 = 0,8038 ft
- 2 buah standard elbow 90
° ;
L D
= 30 Appendix C–2a, Foust, 1980 L
3
= 2 × 30 × 0,0618 = 3,7100 ft
- 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ;
L D
= 22 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
4
= 0,5 × 22 × 0,0618 = 0,6802 ft
- 1 buah sharp edge exit K = 1,0 ;
L D
= 55 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
5
= 1,0 × 55 × 0,0618 = 3,4008 ft
Panjang pipa total ΣL = 50 + 0,8038 + 3,7100 + 0,6802 +3,4008 = 58,5947 ft
Faktor gesekan, ft.lbflbm
0,9658 0,0618
x 232,174
58,5947 1,3497
x 0,009
2
2 2
= =
=
∑
x D
x g
L x
v x
f F
c
Tinggi pemompaan, ∆z = 10 ft
Universitas Sumatera Utara
2120,1805
= 2126,1464 ft.lbflbm Efisiensi pompa = 80
Peters et.al., 2004 1,3094
0,8 x
550 1.071,9766
x 0,0040
x 2126,1464
8 ,
550 =
= −
= x
x Q
x W
Pompa Tenaga
s
ρ
Maka dipilih pompa dengan tenaga 1 34 hp
32. Pompa P-223
Fungsi : memompa air proses dari Heater E-224 ke Reaktor
II R-220 Jenis
: Pompa sentrifugal Jumlah
: 1 unit Bahan kontruksi
: Commercial Steel Kondisi operasi :
Temperatur = 90
o
C Laju alir massa
= 5734,7152 kgjam = 3,5119 lbms Densitas campuran
= 965,0000 kgm
3
= 60,2424 lbmft
3
Viskositas campuran = 0,3113 cP
= 0,0002 lbmft.sekon -
tekanan masuk P
1
= 14,696 psi = 2.116,2368 lbfft
2
- tekanan keluar P
2
= 1000 psi = 144000 lbfft
Perhitungan: Analog dengan perhitungan di Lampiran C bagian 5, diperoleh :
Laju alir volumetrik, Q = F ρ = 0,0583 ft
3
sekon = 0,0017 m
3
sekon Asumsi N
Re
2100, aliran turbulen Diameter optimum, D
opt
= 0,363 × Q
0,45
× ρ
0,13
Peters et.al., 2004 = 0,0496 m = 1,9544 in
Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal = 2 in Geankoplis, 2003
Universitas Sumatera Utara
- Schedule pipa
= 80 Diameter dalam ID = 1,938 in
= 0,1615 ft = 0,0492 m Diameter luar OD =
2,375
in = 0,1979 ft
Luas penampang dalam a
t
= 0,03322 ft
2
- Bahan konstruksi
= commercial steel -
Kecepatan Linier, V = Qa
t
= 1,7548 ft sekon
81612,9823 0,0002
0,1615 1,7548
965 .
.
Re
= =
= x
x D
v N
µ ρ
Asumsi N
Re
2100 sudah benar Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk bahan pipa commercial steel
diperoleh ε = 4,6 x 10
-5
. εD = 4,6 x 10
-5
0,0492 = 0,0009 Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk N
Re
= 81612,9823 dan εD =
0,0009 diperoleh f = 0,0041 Instalasi pipa:
- Panjang pipa lurus, L
1
= 50 ft -
1 buah gate valve fully open ;
L D
= 13 Appendix C–2a, Foust, 1980
L
2
= 1 × 13 × 0,1615 = 2,0995 ft
- 2 buah standard elbow 90
° ;
L D
= 30 Appendix C–2a, Foust, 1980 L
3
= 2 × 30 × 0,1615 = 9,6899 ft
- 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ;
L D
= 22 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
4
= 0,5 × 22 × 0,1615 = 1,7765 ft
- 1 buah sharp edge exit K = 1,0 ;
L D
= 55 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
5
= 1,0 × 55 × 0,1615 = 8,8824 ft
Panjang pipa total ΣL = 50 + 2,0995 + 9,6899 + 1,7765 +8,8824 = 72,4483 ft
Faktor gesekan, ft.lbflbm
0,3521 2
4
2
= =
∑
D x
g L
x v
x f
x F
c
Tinggi pemompaan, ∆z = 10 ft
Universitas Sumatera Utara
2355,2163
= 2365,5684 ft.lbflbm Efisiensi pompa = 80
Peters et.al., 2004 18,8809
8 ,
550 =
− =
x x
Q x
W Pompa
Tenaga
s
ρ
Maka dipilih pompa dengan tenaga 19 hp
33. Pompa P-311
Fungsi : memompa campuran dari tangki Penyimpanan
Toluena F-312 ke Ekstraktor T-310 Jenis
: Pompa sentrifugal Jumlah
: 1 unit Bahan kontruksi : Commercial Steel
Kondisi operasi : Temperatur
= 25
o
C Laju alir massa
= 12124,5198 kgjam = 7,4249 lbms Densitas campuran
=866,1860 kgm
3
= 54,0737 lbmft
3
Viskositas campuran = 0,5511 cP
= 0,0004 lbmft.sekon -
tekanan masuk P
1
=14,696 psi = 2.116,2368 lbfft
2
- tekanan keluar P
2
= 14,69595 psi = 2116,2168 lbfft
- Perhitungan:
Analog dengan perhitungan di Lampiran C bagian 5, diperoleh : Laju alir volumetrik, Q = F
ρ = 0,1373 ft
3
sekon = 0,0039 m
3
sekon Asumsi N
Re
2100, aliran turbulen Diameter optimum, D
opt
= 0,363 × Q
0,45
× ρ
0,13
Peters et.al., 2004
Universitas Sumatera Utara
= 0,0720 m = 2,8337 in Digunakan pipa dengan spesifikasi:
Ukuran pipa nominal = 3 in Geankoplis, 2003 -
Schedule pipa = 80
Diameter dalam ID = 2,9 in = 0,2417 ft = 0,0737 m
Diameter luar OD = 3,5 in = 0,2917 ft
Luas penampang dalam a
t
= 0,0459 ft
2
- Bahan konstruksi
= commercial steel -
Kecepatan Linier, V = Qa
t
=2,9915ftsekon` 3
105560,264 .
.
Re
= = µ
ρ D v
N Asumsi N
Re
2100 sudah benar Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk bahan pipa commercial steel
diperoleh ε = 4,6 x 10
-5
. εD = 4,6 x 10
-5
0,0737 = 0,0006 Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk N
Re
= 105560,2643 dan εD =
0,0005 diperoleh f = 0,006 Instalasi pipa:
- Panjang pipa lurus, L
1
= 50 ft -
1 buah gate valve fully open ;
L D
= 13 Appendix C–2a, Foust, 1980
L
2
= 1 × 13 × 0,2417 = 3,1416 ft
- 2 buah standard elbow 90
° ;
L D
= 30 Appendix C–2a, Foust, 1980 L
3
= 2 × 30 × 0,2417 = 14,4999 ft
- 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ;
L D
= 22 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
4
= 0,5 × 22 × 0,2417 = 2,6583 ft
- 1 buah sharp edge exit K = 1,0 ;
L D
= 55 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
5
= 1,0 × 55 × 0,2417 = 13,2915ft
Panjang pipa total ΣL = 50 + 3,1416 + 14,4999 + 2,6583 + 13,2915 = 83,5913 ft
Faktor gesekan,
Universitas Sumatera Utara
ft.lbflbm 1,1545
2 4
2
= =
∑
D x
g L
x v
x f
x F
c
Tinggi pemompaan, ∆z = 10 ft
-W
s
= 11,1545 ft.lbflbm Efisiensi pompa = 80
Peters et.al., 2004 0,1882
8 ,
550 =
− =
x x
Q x
W Pompa
Tenaga
s
ρ
Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,25 hp
34. Pompa P-313
Fungsi : memompa campuran dari Ekstraktor T-310 ke
Heater E-314 Jenis
: Pompa sentrifugal Jumlah
: 1 unit Bahan kontruksi
: Commercial Steel Kondisi operasi :
Temperatur = 25
o
C Laju alir massa
= 12065,2010 kgjam = 7,3886 lbms Densitas campuran
= 866,8490 kgm
3
= 54,1151 lbmft
3
Viskositas campuran = 0,5518 cP
= 0,0004 lbmft.sekon -
tekanan masuk P
1
=14,696 psi = 2.116,2368 lbfft
2
- tekanan keluar P
2
= 14,69595 psi = 2116,2168 lbfft
Perhitungan: Analog dengan perhitungan di Lampiran C bagian 5, diperoleh :
Universitas Sumatera Utara
Laju alir volumetrik, Q = F ρ = 0,1365 ft
3
sekon = 0,0039 m
3
sekon
Asumsi N
Re
2100, aliran turbulen Diameter optimum, D
opt
= 0,363 × Q
0,45
× ρ
0,13
Peters et.al., 2004 = 0,0718 m = 2,8267 in
Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal = 3 in Geankoplis, 2003
- Schedule pipa
= 80 Diameter dalam ID = 2,9 in
= 0,2417 ft = 0,0737 m Diameter luar OD = 3,5 in
= 0,2917 ft Luas penampang dalam a
t
= 0,0459 ft
2
- Bahan konstruksi
= commercial steel Kecepatan Linier, V = Qa
t
= 2,9746ftsekon` 7
104901,070 .
.
Re
= = µ
ρ D v
N Asumsi N
Re
2100 sudah benar Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk bahan pipa commercial steel
diperoleh ε = 4,6 x 10
-5
. εD = 4,6 x 10
-5
0,0737 = 0,0005 Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk N
Re
=
7 104901,070
dan εD =
0,0005 diperoleh f = 0,0055 Instalasi pipa:
- Panjang pipa lurus, L
1
= 50 ft -
1 buah gate valve fully open ;
L D
= 13 Appendix C–2a, Foust, 1980 L
2
= 1 × 13 × 0,2417 = 3,1416 ft
- 2 buah standard elbow 90
° ;
L D
= 30 Appendix C–2a, Foust, 1980 L
3
= 2 × 30 × 0,2417 = 14,4999 ft
- 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ;
L D
= 22 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
4
= 0,5 × 22 × 0,2417 = 2,6583 ft
- 1 buah sharp edge exit K = 1,0 ;
L D
= 55 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
Universitas Sumatera Utara
L
5
= 1,0 × 55 × 0,2417 = 13,2915ft
Panjang pipa total ΣL = 50 + 3,1416 + 14,4999 + 2,6583 + 13,2915 = 83,5913 ft
Faktor gesekan, ft.lbflbm
1,0464 2
4
2
= =
∑
D x
g L
x v
x f
x F
c
Tinggi pemompaan, ∆z = 10 ft
= 11,0464 ft.lbflbm Efisiensi pompa = 80
Peters et.al., 2004 0,1855
8 ,
550 =
− =
x x
Q x
W Pompa
Tenaga
s
ρ
Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,25 hp
35. Pompa P-315
Fungsi : memompa campuran dari Heater E-314 ke Destilasi
D-410 Jenis
: Pompa sentrifugal Jumlah
: 1 unit Bahan kontruksi
: Commercial Steel Kondisi operasi :
Temperatur = 25
o
C Laju alir massa
= 12065,2010 kgjam = 7,3886 lbms Densitas campuran
= 794,1408 kgm
3
= 49,5761 lbmft
3
Viskositas campuran = 0,0085 cP
= 0,00000573 lbmft.sekon -
tekanan masuk P
1
= 14,696 psi = 2.116,2368 lbfft
2
Universitas Sumatera Utara
- tekanan keluar P
2
= 14,69595 psi = 2116,2168 lbfft
Perhitungan: Analog dengan perhitungan di Lampiran C bagian 5, diperoleh :
Laju alir volumetrik, Q = F ρ = 0,1490 ft
3
sekon = 0,0042 m
3
sekon Asumsi N
Re
2100, aliran turbulen Diameter optimum, D
opt
= 0,363 × Q
0,45
× ρ
0,13
Peters et.al., 2004 = 0,0738 m = 2,9071 in
Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal = 3 in Geankoplis, 2003
- Schedule pipa
= 80 Diameter dalam ID = 2,9 in
= 0,2417 ft = 0,0737 m Diameter luar OD = 3,5 in
= 0,2917 ft Luas penampang dalam a
t
= 0,0459 ft
2
- Bahan konstruksi
= commercial steel Kecepatan Linier, V = Qa
t
= 3,2470 ftsekon` 87
6788986,58 .
.
Re
= =
µ ρ D
v N
Asumsi N
Re
2100 sudah benar
Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk bahan pipa commercial steel diperoleh ε = 4,6 x 10
-5
. εD = 4,6 x 10
-5
0,0737 = 0,0006 Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk N
Re
= 7030264,2983 dan εD =
0,0006 diperoleh f = 0,01 Instalasi pipa:
- Panjang pipa lurus, L
1
= 50 ft -
1 buah gate valve fully open ;
L D
= 13 Appendix C–2a, Foust, 1980
L
2
= 1 × 13 × 0,2417 = 3,1416 ft
- 2 buah standard elbow 90
° ;
L D
= 30 Appendix C–2a, Foust, 1980 L
3
= 2 × 30 × 0,2417 = 14,4999 ft
Universitas Sumatera Utara
- 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ;
L D
= 22 Appendix C–2c dan C– 2d, Foust, 1980
L
4
= 0,5 × 22 × 0,2417 = 2,6583 ft
- 1 buah sharp edge exit K = 1,0 ;
L D
= 55 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
5
= 1,0 × 55 × 0,2417 = 13,2915ft
Panjang pipa total ΣL = 50 + 3,1416 + 14,4999 + 2,6583 + 13,2915 = 83,5913 ft
Faktor gesekan, ft.lbflbm
2,2669 2
4
2
= =
∑
D x
g L
x v
x f
x F
c
Tinggi pemompaan, ∆z = 10 ft
= 12,2669 ft.lbflbm Efisiensi pompa = 80
Peters et.al., 2004 0,2060
8 ,
550 =
− =
x x
Q x
W Pompa
Tenaga
s
ρ
Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,25 hp
36. Pompa P-412
Fungsi : memompa campuran dari Destilasi D-410 ke Cooler
E-415 Jenis
: Pompa sentrifugal Jumlah
: 1 unit Bahan kontruksi
: Commercial Steel Kondisi operasi :
Universitas Sumatera Utara
Temperatur = 25
o
C Laju alir massa
= 122,5490 kgjam = 0,0750 lbms
Densitas campuran = 2,6831 kgm
3
= 0,1675 lbmft
3
Viskositas campuran = 0,0095 cP
= 0,00000637 lbmft.sekon -
tekanan masuk P
1
= 14,696 psi = 2.116,2368 lbfft
2
- tekanan keluar P
2
= 14,69595 psi = 2116,2168 lbfft
Perhitungan: Analog dengan perhitungan di Lampiran C bagian 5, diperoleh :
Laju alir volumetrik, Q = F ρ = 0,4480 ft
3
sekon = 0,0127 m
3
sekon Asumsi N
Re
2100, aliran turbulen Diameter optimum, D
opt
= 0,363 × Q
0,45
× ρ
0,13
Peters et.al., 2004 = 0,0578 m = 2,2767 in
Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal = 2,5 in Geankoplis, 2003
- Schedule pipa
= 80 Diameter dalam ID = 2,323 in
= 0,1936 ft = 0,0590 m Diameter luar OD = 2,875 in
= 0,2396 ft = 0,0730 m Luas penampang dalam a
t
= 0,0294 ft
2
- Bahan konstruksi
= commercial steel - Kecepatan Linier, V = Qa
t
= 15,2395 ft sekon 77513,1121
. .
Re
= =
µ ρ D
v N
Asumsi N
Re
2100 sudah benar
Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk bahan pipa commercial steel diperoleh ε = 4,6 x 10
-5
. εD = 4,6 x 10
-5
0,0590 = 0,0008 Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk N
Re
=
77513,1121
dan εD =
0,0006 diperoleh f = 0,0009 Instalasi pipa:
- Panjang pipa lurus, L
1
= 50 ft
Universitas Sumatera Utara
- 1 buah gate valve fully open ;
L D
= 13 Appendix C–2a, Foust, 1980
L
2
= 1 × 13 × 0,1936 = 2,5166 ft
- 2 buah standard elbow 90
° ;
L D
= 30 Appendix C–2a, Foust, 1980 L
3
= 2 × 30 × 0,1936 = 11,6149 ft
- 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ;
L D
= 32 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
4
= 0,5 × 32 × 0,1936 = 2,1294 ft
- 1 buah sharp edge exit K = 1,0 ;
L D
= 65 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
5
= 1,0 × 65 × 0,1936 = 10,6470 ft
Panjang pipa total ΣL = 50 + 2,5166 + 11,6149 + 2,1294 + 10,6470 = 76,9078 ft
Faktor gesekan, ft.lbflbm
5,1620 2
4
2
= =
∑
D x
g L
x v
x f
x F
c
Tinggi pemompaan, ∆z = 10 ft
= 15,1620 ft.lbflbm Efisiensi pompa = 80
Peters et.al., 2004 0,0026
8 ,
550 =
− =
x x
Q x
W Pompa
Tenaga
s
ρ
Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,25 hp
37. Pompa P-415
Fungsi : memompa kondensat dari Tangki penampung
kondensat T-414 ke Cooler D-417
Universitas Sumatera Utara
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan kontruksi : Commercial Steel Kondisi operasi :
Temperatur = 25
o
C Laju alir massa
= 11942,6520 kgjam = 7,3135 lbms Densitas campuran
= 769,6401 kgm
3
= 48,0466 lbmft
3
Viskositas campuran = 0,2396 cP = 0,00016098 lbmft.sekon
- tekanan masuk P
1
= 14,696 psi = 2.116,2368 lbfft
2
- tekanan keluar P
2
= 14,69595 psi = 2116,2168 lbfft
Perhitungan: Analog dengan perhitungan di Lampiran C bagian 5, diperoleh :
Laju alir volumetrik, Q = F ρ = 0,1522 ft
3
sekon = 0,0043 m
3
sekon Asumsi N
Re
2100, aliran turbulen Diameter optimum, D
opt
= 0,363 × Q
0,45
× ρ
0,13
Peters et.al., 2004 = 0,0742 m = 2,9229 in
Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal = 3 in Geankoplis, 2003
- Schedule pipa
= 80 Diameter dalam ID = 2,9 in
= 0,2417 ft = 0,0737 m Diameter luar OD = 3,5 in
= 0,2917 ft Luas penampang dalam a
t
= 0,0459 ft
2
- Bahan konstruksi
= commercial steel -
Kecepatan Linier, V = Qa
t
= 3,3163 ft sekon 239200,1793
Asumsi N
Re
2100 sudah benar
Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk bahan pipa commercial steel diperoleh ε = 4,6 x 10
-5
. εD = 4,6 x 10
-5
0,0737 = 0,0006 Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk N
Re
= 239200,1793 dan εD =
0,0006 diperoleh f = 0,0046
Universitas Sumatera Utara
Instalasi pipa: -
Panjang pipa lurus, L
1
= 50 ft -
1 buah gate valve fully open ;
L D
= 13 Appendix C–2a, Foust, 1980
L
2
= 1 × 13 × 0,2417 = 3,1416 ft
- 2 buah standard elbow 90
° ;
L D
= 30 Appendix C–2a, Foust, 1980 L
3
= 2 × 30 × 0,2417 = 14,4999 ft
- 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ;
L D
= 32 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
4
= 0,5 × 32 × 0,2417 = 7,7333 ft
- 1 buah sharp edge exit K = 1,0 ;
L D
= 65 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
5
= 1,0 × 65 × 0,2417 = 15,7082 ft
Panjang pipa total ΣL = 50 + 3,1416 + 14,4999 + 7,7333 +15,7082 = 91,0829 ft
Faktor gesekan, 0,2963
Tinggi pemompaan, ∆z = 10 ft
= 10,2963 ft.lbflbm Efisiensi pompa = 80
Peters et.al., 2004 0,1711
Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,25 hp
38. Pompa P-418
Fungsi : memompa Toluena dari Cooler E-417 ke tangki toluena F- 312
Universitas Sumatera Utara
Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit
Bahan kontruksi : Commercial Steel Kondisi operasi :
Temperatur = 25
o
C Laju alir massa
= 11942,6520 kgjam = 7,3135 lbms Densitas campuran
= 769,6401 kgm
3
= 48,0466 lbmft
3
Viskositas campuran = 0,2396 cP = 0,00016098 lbmft.sekon
- tekanan masuk P
1
= 14,696 psi = 2.116,2368 lbfft
2
- tekanan keluar P
2
= 14,69595 psi = 2116,2168 lbfft
Perhitungan: Analog dengan perhitungan di Lampiran C bagian 5, diperoleh :
Laju alir volumetrik, Q = F ρ = 0,1522 ft
3
sekon = 0,0043 m
3
sekon Asumsi N
Re
2100, aliran turbulen Diameter optimum, D
opt
= 0,363 × Q
0,45
× ρ
0,13
Peters et.al., 2004 = 0,0742 m = 2,9229 in
Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal = 3 in Geankoplis, 2003
- Schedule pipa
= 80 Diameter dalam ID = 2,9 in
= 0,2417 ft = 0,0737 m Diameter luar OD = 3,5 in
= 0,2917 ft Luas penampang dalam a
t
= 0,0459 ft
2
- Bahan konstruksi
= commercial steel -
Kecepatan Linier, V = Qa
t
= 3,3163 ft sekon 239200,1793
Asumsi N
Re
2100 sudah benar
Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk bahan pipa commercial steel diperoleh ε = 4,6 x 10
-5
. εD = 4,6 x 10
-5
0,0737 = 0,0006
Universitas Sumatera Utara
Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk N
Re
= 239200,1793 dan εD =
0,0006 diperoleh f = 0,0046 Instalasi pipa:
- Panjang pipa lurus, L
1
= 50 ft -
1 buah gate valve fully open ;
L D
= 13 Appendix C–2a, Foust, 1980
L
2
= 1 × 13 × 0,2417 = 3,1416 ft
- 2 buah standard elbow 90
° ;
L D
= 30 Appendix C–2a, Foust, 1980 L
3
= 2 × 30 × 0,2417 = 14,4999 ft
- 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ;
L D
= 32 Appendix C–2c dan C– 2d, Foust, 1980
L
4
= 0,5 × 32 × 0,2417 = 7,7333 ft
- 1 buah sharp edge exit K = 1,0 ;
L D
= 65 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
5
= 1,0 × 65 × 0,2417 = 15,7082 ft
Panjang pipa total ΣL = 50 + 3,1416 + 14,4999 + 7,7333 +15,7082 = 91,0829 ft
Faktor gesekan, 0,2963
Tinggi pemompaan, ∆z = 10 ft
= 10,2963 ft.lbflbm Efisiensi pompa = 80
Peters et.al., 2004 0,1711
Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,25 hp
39. Pompa P-511
Universitas Sumatera Utara
Fungsi : memompa campuran dari kolom Ekstraksi T-310 ke
Vaporizer Jenis
: Pompa sentrifugal Jumlah
: 1 unit Bahan kontruksi
: Commercial Steel Kondisi operasi :
Temperatur = 25
o
C Laju alir massa
= 6236,5236 kgjam = 3,8192 lbms Densitas campuran
= 1.004,5505 kgm
3
= 62,7114 lbmft
3
Viskositas campuran = 0,9117 cP
= 0,0006 lbmft.sekon -
tekanan masuk P
1
= 14,696 psi = 2.116,2368 lbfft
2
- tekanan keluar P
2
= 14,69595 psi = 2116,2168 lbfft
Perhitungan: Analog dengan perhitungan di Lampiran C bagian 5, diperoleh :
Laju alir volumetrik, Q = F ρ = 0,0609 ft
3
sekon = 0,0017 m
3
sekon Asumsi N
Re
2100, aliran turbulen Diameter optimum, D
opt
= 0,363 × Q
0,45
× ρ
0,13
Peters et.al., 2004 = 0,0509 m = 2,0037 in
Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal = 2,5 in Geankoplis, 2003
- Schedule pipa
= 80 Diameter dalam ID = 2,323 in
= 0,1936 ft = 0,0590 m Diameter luar OD = 2,875 in
= 0,2396 ft = 0,0730 m Luas penampang dalam a
t
= 0,02942 ft
2
- Bahan konstruksi
= commercial steel - Kecepatan Linier, V = Qa
t
= 2,0700 ft sekon 41015,3366
. .
Re
= =
µ ρ D
v N
Asumsi N
Re
2100 sudah benar Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk bahan pipa commercial steel
diper oleh ε = 4,6 x 10
-5
. εD = 4,6 x 10
-5
0,0590 = 0,0008
Universitas Sumatera Utara
Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk N
Re
=
41015,3366
dan εD =
0,0008 diperoleh f = 0,00095 Instalasi pipa:
- Panjang pipa lurus, L
1
= 50 ft -
1 buah gate valve fully open ;
L D
= 13 Appendix C–2a, Foust, 1980 L
2
= 1 × 13 × 0,1936 = 2,5166 ft
- 2 buah standard elbow 90
° ;
L D
= 30 Appendix C–2a, Foust, 1980 L
3
= 2 × 30 × 0,1936 = 11,6149 ft
- 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ;
L D
= 32 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
4
= 0,5 × 32 × 0,1936 = 6,1946 ft
- 1 buah sharp edge exit K = 1,0 ;
L D
= 65 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
5
= 1,0 × 65 × 0,1936 = 12,5828 ft
Panjang pipa total ΣL = 50 + 2,5166 + 11,6149 + 6,1946 + 12,5828 = 97,6562 ft
Faktor gesekan, ft.lbflbm
0,1084 2
4
2
= =
∑
D x
g L
x v
x f
x F
c
Tinggi pemompaan, ∆z = 10 ft
= 10,1084 ft.lbflbm Efisiensi pompa = 80
Peters et.al., 2004 0,0877
8 ,
550 =
− =
x x
Q x
W Pompa
Tenaga
s
ρ
Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,25 hp
Universitas Sumatera Utara
40. Pompa P-512
Fungsi : memompa Asam sulfat dari Vaporizer E-510 ke
Cooler E-513 Jenis
: Pompa sentrifugal Jumlah
: 1 unit Bahan kontruksi
: Commercial Steel
Kondisi operasi : Temperatur
= 25
o
C Laju alir massa
= 163,1655 kgjam = 0,0999 lbms
Densitas campuran = 1.718 kgm
3
= 107,2501 lbmft
3
Viskositas campuran = 0,5856 cP
= 0,0004 lbmft.sekon -
tekanan masuk P
1
= 14,696 psi = 2.116,2368 lbfft
2
- tekanan keluar P
2
= 14,69595 psi = 2116,2168 lbfft
Perhitungan: Analog dengan perhitungan di Lampiran C bagian 5, diperoleh :
Laju alir volumetrik, Q = F ρ = 0,0009 ft
3
sekon = 0,00003 m
3
sekon Asumsi N
Re
2100, aliran turbulen Diameter optimum, D
opt
= 0,363 × Q
0,45
× ρ
0,13
Peters et.al., 2004 = 0,0083 m = 0,3275 in
Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal = 0,5 in Geankoplis, 2003
- Schedule pipa
= 80 Diameter dalam ID = 0,546 in
= 0,0455 ft = 0,0139 m Diameter luar OD = 0,84 in
= 0,0700 ft = 0,0213 m Luas penampang dalam a
t
= 0,00163 ft
2
- Bahan konstruksi
= commercial steel - Kecepatan Linier, V = Qa
t
= 0,5716 ft sekon 7087,6913
Asumsi N
Re
2100 sudah benar
Universitas Sumatera Utara
Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk bahan pipa commercial steel dipe
roleh ε = 4,6 x 10
-5
. εD = 4,6 x 10
-5
0,0139 = 0,0033 Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk N
Re
= 7087,6913 dan εD =
0,0060 diperoleh f = 0,0023 Instalasi pipa:
- Panjang pipa lurus, L
1
= 50 ft -
1 buah gate valve fully open ;
L D
= 13 Appendix C–2a, Foust, 1980 L
2
= 1 × 13 × 0,0455 = 0,5915 ft
- 2 buah standard elbow 90
° ;
L D
= 30 Appendix C–2a, Foust, 1980 L
3
= 2 × 30 × 0,0455 = 2,7300 ft
- 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ;
L D
= 32 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
4
= 0,5 × 32 × 0,0455 = 1,4560 ft
- 1 buah sharp edge exit K = 1,0 ;
L D
= 65 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
5
= 1,0 × 65 × 0,0455 = 2,9575 ft
Panjang pipa total ΣL = 50 + 0,5915 + 2,7300 + 1,4560 + 2,9575 = 57,7349 ft
Faktor gesekan, 0,0145
Tinggi pemompaan, ∆z = 10 ft
= 10,0145 ft.lbflbm Efisiensi pompa = 80
Peters et.al., 2004 0,0023
Universitas Sumatera Utara
Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,125 hp
41. Pompa P-514
Fungsi : memompa Asam sulfat dari Cooler E-513 ke Tangki
asam sulfat F-122 Jenis
: Pompa sentrifugal Jumlah
: 1 unit Bahan kontruksi
: Commercial Steel Kondisi operasi :
Temperatur = 25
o
C Laju alir massa
= 163,1655 kgjam = 0,0999 lbms
Densitas campuran = 1.842 kgm
3
= 114,9911 lbmft
3
Viskositas campuran = 19,63 cP
= 0,0132 lbmft.sekon -
tekanan masuk P
1
= 14,696 psi = 2.116,2368 lbfft
2
- tekanan keluar P
2
= 14,696 psi = 2116,2168 lbfft
Perhitungan: Analog dengan perhitungan di Lampiran C bagian 5, diperoleh :
Laju alir volumetrik, Q = F ρ = 0,0009 ft
3
sekon = 0,000025 m
3
sekon Asumsi N
Re
2100, aliran laminer Diameter optimum, D
opt
= 0,133 × Q
0,4
× ρ
0,2
Peters et.al., 2004 = 0,0009 m = 0,0342 in
Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal = 0,25 in Geankoplis, 2003
- Schedule pipa
= 80 Diameter dalam ID = 0,302 in
= 0,0252 ft = 0,0077 m Diameter luar OD = 0,54 in
= 0,0450 ft = 0,0137 m Luas penampang dalam a
t
= 0,0005 ft
2
- Bahan konstruksi
= commercial steel - Kecepatan Linier, V = Qa
t
= 1,7379 ft sekon 381,2567
Asumsi N
Re
2100 sudah benar
Universitas Sumatera Utara
Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk bahan pipa commercial steel diperoleh ε = 4,6 x 10
-5
. εD = 4,6 x 10
-5
0,0077 = 0,006 Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk N
Re
= 381,2567 dan εD = 0,006
diperoleh f = 0,0420 Instalasi pipa:
- Panjang pipa lurus, L
1
= 50 ft -
1 buah gate valve fully open ;
L D
= 13 Appendix C–2a, Foust, 1980
L
2
= 1 × 13 × 0,0252 = 0,3272 ft
- 2 buah standard elbow 90
° ;
L D
= 30 Appendix C–2a, Foust, 1980 L
3
= 2 × 30 × 0,0252 = 1,51 ft
- 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ;
L D
= 32 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
4
= 0,5 × 32 × 0,0252 = 0,8053 ft
- 1 buah sharp edge exit K = 1,0 ;
L D
= 65 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
5
= 1,0 × 65 × 0,0252 = 1,6358 ft
Panjang pipa total ΣL = 50 + 0,3272 + 1,51 + 0,8053 + 1,6358 = 54,2783 ft
Faktor gesekan,
= 4,2483 Tinggi pemompaan,
∆z = 10 ft
= 14,2483 ft.lbflb
Universitas Sumatera Utara
Efisiensi pompa = 80 Peters et.al., 2004
0,0032 Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,125 hp
42. Pompa P-611
Fungsi : memompa furfural dari kolom Cooler E-415 ke
Tangki penyimpanan F-610 Jenis
: Pompa sentrifugal Jumlah
: 1 unit Bahan kontruksi
: Commercial Steel Kondisi operasi :
Temperatur = 25
o
C Laju alir massa
= 122,5491 kgjam = 0,0750 lbms
Densitas campuran = 1.097,6 kgm
3
= 68,5202 lbmft
3
Viskositas campuran = 1,3265 cP
= 0,00089 lbmft.sekon -
tekanan masuk P
1
= 14,696 psi = 2.116,2368 lbfft
2
- tekanan keluar P
2
= 14,69595 psi = 2116,2168 lbfft
Perhitungan: Analog dengan perhitungan di Lampiran C bagian 5, diperoleh :
Laju alir volumetrik, Q = F ρ = 0,0011 ft
3
sekon = 0,00003 m
3
sekon Asumsi N
Re
2100, aliran turbulen Diameter optimum, D
opt
= 0,363 × Q
0,45
× ρ
0,13
Peters et.al., 2004 = 0,0084 m = 0,3323 in
Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal = 0,375 in Geankoplis, 2003
Schedule pipa = 80
Diameter dalam ID = 0,423 in = 0,0352 ft = 0,0107 m
Diameter luar OD = 0,675 in = 0,0562 ft = 0,0171 m
Universitas Sumatera Utara
Luas penampang dalam a
t
= 0,00098 ft
2
Bahan konstruksi = commercial steel
Kecepatan Linier, V = Qa
t
= 1,1176 ft sekon 3028,3163
. .
Re
= =
µ ρ D
v N
Asumsi N
Re
2100 sudah benar Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk bahan pipa commercial steel
diperoleh ε = 4,6 x 10
-5
. εD = 4,6 x 10
-5
0,0077 = 0,0043 Dari Fig. 2.10-3 Geankoplis, 1997, hal. 94, untuk N
Re
=
3028,3163
dan εD =
0,0043 diperoleh f = 0,0002 Instalasi pipa:
- Panjang pipa lurus, L
1
= 50 ft -
1 buah gate valve fully open ;
L D
= 13 Appendix C–2a, Foust, 1980 L
2
= 1 × 13 × 0,0352 = 0,4582 ft
- 2 buah standard elbow 90
° ;
L D
= 30 Appendix C–2a, Foust, 1980 L
3
= 2 × 30 × 0,0352 = 2,1150 ft
- 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ;
L D
= 32 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
4
= 0,5 × 32 × 0,0352 = 0,5640 ft
- 1 buah sharp edge exit K = 1,0 ;
L D
= 65 Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980
L
5
= 1,0 × 65 × 0,0352 = 2,2912 ft
Panjang pipa total ΣL = 50 + 0,4582 + 2,1150 + 0,5640 + 2,2912 = 55,4284 ft
Faktor gesekan, ft.lbflbm
0,0244 2
4
2
= =
∑
D x
g L
x v
x f
x F
c
Tinggi pemompaan, ∆z = 10 ft
Universitas Sumatera Utara
= 10,0244 ft.lbflbm Efisiensi pompa = 80
Peters et.al., 2004 0,0017
8 ,
550 =
− =
x x
Q x
W Pompa
Tenaga
s
ρ
Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,25 hp
43. Tangki Penampung destilat sesudah kondensor
Fungsi : Untuk menampung kondensat keluaran kondensor
detilasi Bentuk
: Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan : Carbon steel, SA – 285 Grade. C
Jumlah : 1 unit
Kebutuhan perancangan : 1 jam
Kondisi Operasi :
- Temperatur T
= 110,785 C
- Tekanan P
= 19,3179 Psi
A. Volume Tangki
Laju Alir Massa = 11942,7 kgjam
Total massa bahan dalam tangki = 11942,7 kgjam×1 jam = 11942,7 kg
Densitas Bahan dalam tangki = 998,25 kgm
3
Total volume bahan dalam tangki =
3
kgm 998,25
kg 11942,7
= 11,9636 m
3
Faktor kelonggaran = 20 Perry dan Green, 1999
Volume tangki, V
T
= 1 + 0,2 x 11,9636 m
3
= 1,2 x 11,9636 m
3
= 11,9636 m
3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki H
s
: D
t
= 3 : 2
Universitas Sumatera Utara
Volume silinder V
s
=
4 1
π D
t 2
Hs Hs : D
t
= 3 : 2 Vs
=
8 3
π D
t 3
Tinggi head H
h
=
1 6
× D Brownell dan Young, 1959
Volume tutup V
h
ellipsoidal = π4 × D
2
H
h
= π4 × D
2 1
6
× D =
π24 × D
3
V
t
= V
s
+ V
h
Brownell dan Young, 1959 V
t
= 3 π8 × D
3
+ π24 × D
3
V
t
= 10 π24 × D
3
m 2,2222
10 11,9636
24 10
Vt 24
D tangki
Diameter
3 3
= ×
= =
π π
= 0,6773 ft Tinggi silinder H
s
=
3 2
× D =
3 2
× 2,2222 m = 3,3332 m = 1,0160 ft Tinggi tutup ellipsoidal H
h
=
1 6
× D =
1 6
× 1,0160 m = 0,5555 m = 0,1693 ft Tinggi Tangki H
T
= H
s
+ H
h
= 3,8888 m = 1,1853 ft
B. Tekanan Desain
Tinggi bahan dalam tangki Volume tangki = 14,3563 m
3
Tinggi tangki = 3,2406 m
Tinggi bahan dalam tangki =
tangki volume
tangki tinggi
tangki dalam
bahan volume
×
= 14,3563
3,8888 11,9636
×
= 3,2406 m Tekanan hidrostatis
= Densitas bahan × g × tinggi cairan dalam tangki
= 854,7631 × 9,8 × 3,2406
= 31702,7520 Pa
= 4,5981 psia Tekanan operasi
= 101,325 kPa = 14,696 psia Faktor keamanan untuk tekanan = 20
Universitas Sumatera Utara
P desain = 1 + 0,2
× 4,5981 + 14,696 = 23,1529 psi
= 159,6333 Kpa
C. Tebal dinding tangki bagian silinder
- Faktor korosi C
: 0,125 intahun Chuse dan Eber,1954 -
Allowable working stress S : 94500 Kpa Brownell dan Young, 1959 -
Efisiensi sambungan E : 0,8
- Umur alat A direncanakan : 10 tahun
A C
0,6P SE
R P
d silinder
Tebal ×
+ −
× =
Peters dan Timmerhaus, 2004 dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder in
P = tekanan desain psi R = jari-jari dalam tangki in = D2
S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan
in 1,3425
10 0032
, 159,6333
6 ,
80 ,
94500 2,2222
159,6333 d
= ×
+ ×
− ×
× =
Dipilih tebal silinder standar = 1,5 in Tebal dinding head tutup tangki = tebal silinder = 1,5 in
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS
D.1 Screening SC
Fungsi : menyaring partikel-partikel padat yang besar
Jenis : bar screen
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : stainless steel
Kondisi operasi: - Temperatur
= 30 °C
- Densitas air ρ
= 995,647 kgm
3
Perry Green, 1999 - Laju alir massa F = 15120,5352 kgjam
- Laju alir volume Q =
3
kgm 995,647
jam3600s 1
kgjam 15120,5352
×
= 0,0042 m
3
s Ukuran bar:
Lebar = 5 mm
Tebal = 20 mm
Bar clear spacing = 20 mm Slope
= 30°
Universitas Sumatera Utara
Direncanakan ukuran screening: Panjang
= 2 m Lebar
= 2 m
Misalkan, jumlah bar = x Maka,
20x + 20 x + 1 = 2000 40x = 1980
x = 49,5 ≈ 50 buah
Luas bukaan A
2
= 2050 + 1 2000 = 2.040.000 mm
2
= 2,0400 m
2
Asumsi, C
d
= 0,6 dan 30 screen tersumbat Head loss
∆h =
2 2
2 2
2 2
d 2
2,04 0,6
9,8 2
0,0042 A
C g
2 Q
=
= 1.10
-6
m dari air
20 mm 20 mm
2 m
2 m
Gambar D.1 Sketsa Sebagian Bar Screen tampak atas
D.2 Pompa Screening PU-01 Fungsi
: memompa air dari sungai ke bak pengendapan Jenis
: pompa sentrifugal Jumlah
: 1 unit Bahan konstruksi : commercial steel
Kondisi operasi: -
Temperatur = 30
C -
Densitas air ρ
= 995,647 kgm
3
= 62,1565 lb
m
ft
3
Universitas Sumatera Utara
- Viskositas air
µ = 0,8007 cP = 0,000538 lb
m
ft ⋅jam
Laju alir massa F = 15120,5352 kgjam = 9,2598 lb
m
detik Debit airlaju alir volumetrik,
3 m
m
ft lb
62,1565 s
lb 9,2598
ρ F
Q =
= = 0,1490 ft
3
s Desain pompa
Di
,opt
= 0,363 Q
0,45
ρ
0,13
Geankoplis, 2003 = 0,363 × 0,1490 ft
3
s
0,45
× 62,1565 lb
m
ft
3 0,13
= 2,8322 in
Dari Tabel A.5-1 Geankoplis, 2003, dipilih pipa dengan spesifikasi: Ukuran nominal
: 3 in Schedule number
: 40 Diameter Dalam ID
: 3,0680 in = 0,2557 ft = 0,0779 m Diameter Luar OD
: 3,5000 in = 0,2917 ft Inside sectional area
: 0,0513 ft
2
Kecepatan linier: v =
A Q
=
2 3
ft 0,0513
s ft
0,1490 = 2,9040 fts
Bilangan Reynold : N
Re
= μ
D v
ρ ×
×
= lbmft.s
0,000538 ft
0,2557 s
ft 2,9040
ft lbm
62,1565
3
= 85766,7266 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga
ε = 4,6 x 10
-5
Geankoplis, 2003 Pada N
Re
= 85766,7266 dan εD = 0,000046 m 0,0779 m = 0,0006
maka harga f = 0,005 Geankoplis, 2003
Friction loss: 1 Sharp edge entrance: h
c
= 0,55 α
2 1
2 1
2
v A
A
− =
174 ,
32 2
2,9040 1
5 5
,
2
− = 0,0655 ft.lbflbm
Universitas Sumatera Utara
1 elbow 90°: h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 10,75 174
, 32
2 2,9040
2
= 0,0983 ft.lbflbm
1 check valve: h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 12 174
, 32
2 2,9040
2
= 0,2621 ft.lbflbm
Pipa lurus 70 ft: F
f
= 4f
c
g D
v L
. 2
. .
2
∆ = 40,005
174 ,
32 .
2 .
655 ,
2,9040 .
70
2
= 0,7177 ft.lbflbm 1 Sharp edge exit:
h
ex
=
c
g v
A A
. .
2 1
2 2
2 1
α
−
= 174
, 32
1 2
2,9040 1
2 2
− = 0,1311 ft.lbflbm
Total friction loss: ∑ F = 1,2746
ft.lbflbm Dari persamaan Bernoulli:
W F
ρ P
P z
z g
v v
2 α
1
s 1
2 1
2 2
1 2
2
= +
∑ +
− +
− +
−
Geankoplis, 2003 dimana : v
1
= v
2
P
1
= P
2
∆Z = 50 ft maka:
W ft.lbflbm
1,2746 ft
50 bmlbf.s
32,174ft.l 32,174fts
s 2
2
= +
+ +
+ Ws = –51,2746 ft.lbflbm
Efisiensi pompa, η= 80
Ws = -
η × Wp - 51,2746 = - 0,8 × Wp
Wp = 64,0933 ft.lbflbm
Daya pompa : P = m × Wp =
ft.lbflbm 64,0933
lbms 9,2598
×
× s
550ft.lbf hp
1 = 1,0791 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1
1 8
hp.
D.3 Bak Sedimentasi BS
Universitas Sumatera Utara
Fungsi : untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air
Jumlah : 2 unit
Jenis : Grift Chamber Sedimentation
Aliran : Horizontal sepanjang bak sedimentasi
Bahan konstruksi : Beton kedap air
Kondisi operasi : Temperatur = 30
o
C Tekanan = 1 atm
Laju massa air : 15120,5352 kgjam
Densitas air : 995,647 kgm
3
= 62,1564 lbmft
3
Laju air volumetrik =
3
kgm 995,647
s jam3600
1 kgjam
15120,5352 ×
= 0,0042 m
3
s = 8,9385 ft
3
min Desain bak sedimentasi
Bak dibuat dua persegi panjang untuk desain efektif. Kawamura, 1991
Perhitungan ukuran tiap bak: Kecepatan pengendapan 0,1 mm pasir adalah:
υ = 1,57 ftmin = 8 mms Kawamura, 1991
Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi: Kedalaman tangki
= 12 ft Lebar tangki
= 2,5 ft Kecepatan aliran =
ftmin 0,2979
ft 2,5
ft 12
min ft
8,9385 A
Q v
3 t
= ×
= =
Desain panjang ideal bak : L = K
υ
h v
Kawamura, 1991
dengan : K = faktor keamanan = 1,5
Universitas Sumatera Utara
h = kedalaman air efektif 10-16 ft; diambil 12 ft. Maka : p = 1,5 × 121,57 × 0,2979 = 3,4160 ft
Diambil panjang bak = 4 ft
Uji desain Waktu retensi t :
volumetrik laju
t l
p ×
× =
= Q
Va t
min ft
8,9385 ft
12 2,5
4
3 3
× ×
= = 13,4251 menit
Desain diterima, dimana t diizinkan 6-15 menit. Kawamura, 1991
Surface loading:
air masukan
permukaan luas
volumetrik laju
= A
Q
2 3
3
gpmft 6,6869
ft 2,5
ft 4
galft 7,481
min ft
8,9385 =
× =
Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4-10 gpmft
2
Headloss ∆h; bak menggunakan gate valve, full open 16 in:
g v
K h
2
2
= ∆
= 0,12 [0,2979 ftmin. 1min60s . 1m3,2808ft ]
2
2 9,8 ms
2
= 0,000001 m dari air.
D.4 Pompa Sedimentasi PU-02 Fungsi
: memompa air dari bak pengendapan ke Clarifier Jenis
: pompa sentrifugal
Universitas Sumatera Utara
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : commercial steel
Kondisi operasi: -
Temperatur = 30
C -
Densitas air ρ
= 995,68 kgm
3
= 62,1419 lb
m
ft
3
- Viskositas air
µ = 0,8007 cP = 0,000538 lb
m
ft ⋅jam
Laju alir massa F = 15120,5352 kgjam = 9,2598 lb
m
detik Debit airlaju alir volumetrik,
3 m
m
ft lb
62,1565 s
lb 9,2598
ρ F
Q =
= = 0,1490 ft
3
s Desain pompa
Di
,opt
= 0,363 Q
0,45
ρ
0,13
Geankoplis, 2003 = 0,363 × 0,1490 ft
3
s
0,45
× 62,1565 lb
m
ft
3 0,13
= 2,8322 in Dari Tabel A.5-1 Geankoplis, 2003, dipilih pipa dengan spesifikasi:
Ukuran nominal : 3 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam ID : 3,0680 in = 0,2557 ft = 0,0779 m
Diameter Luar OD : 3,5000 in = 0,2917 ft
Inside sectional area : 0,0513 ft
2
Kecepatan linier: v =
A Q
=
2 3
ft 0,0513
s ft
0,1490 = 2,9040 fts
Bilangan Reynold : N
Re
= μ
D v
ρ ×
×
= lbmft.s
0,000538 ft
0,2557 s
ft 2,9040
ft lbm
62,1565
3
= 85766,7266 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga
ε = 4,6 x 10
-5
Geankoplis, 2003 Pada N
Re
= 85766,7266 dan εD = 0,000046 m 0,0779 m = 0,0006
maka harga f = 0,005 Geankoplis, 2003
-
Universitas Sumatera Utara
Friction loss: 1 Sharp edge entrance: h
c
= 0,55 α
2 1
2 1
2
v A
A
− =
174 ,
32 1
2 2,9040
1 5
5 ,
2
− = 0,0655 ft.lbflbm
3 elbow 90°: h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 30,75 174
, 32
2 2,9040
2
= 0,2949 ft.lbflbm
1 check valve: h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 12 174
, 32
2 2,9040
2
= 0,2621 ft.lbflbm
Pipa lurus 30 ft: F
f
= 4f
c
g D
v L
. 2
. .
2
∆ = 40,005
174 ,
32 .
2 .
655 ,
2,9040 .
30
2
= 0,3076 ft.lbflbm 1 Sharp edge exit:
h
ex
=
c
g v
A A
. .
2 1
2 2
2 1
α
−
= 174
, 32
1 2
2,9040 1
2 2
− = 0,1311 ft.lbflbm
Total friction loss: ∑ F = 1,0611 ft.lbflbm
Dari persamaan Bernoulli:
W F
ρ P
P z
z g
v v
2 α
1
s 1
2 1
2 2
1 2
2
= +
∑ +
− +
− +
−
Geankoplis, 2003 dimana : v
1
= v
2
P
1
= P
2
∆Z = 30 ft maka:
W ft.lbflbm
1,0611 ft
30 bmlbf.s
32,174ft.l 32,174fts
s 2
2
= +
+ +
+ Ws = – 31,0611 ft.lbflbm
Efisiensi pompa, η= 80
Ws = -
η × Wp - 31,0611 = - 0,8 × Wp
Wp = 38,8264 ft.lbflbm
Daya pompa : P = m × Wp
Universitas Sumatera Utara
=
ft.lbflbm 38,8264
lbms 9,2598
×
× s
550ft.lbf hp
1 = 0,6537 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 34 hp.
D.5 Tangki Pelarutan Alum [Al
2
SO
4 3
] TP-01 Fungsi
: membuat larutan alum [Al
2
SO
4 3
] Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Stainless steel SA-240 Grade S tipe-304
Jumlah : 1 unit
Kondisi pelarutan : Temperatur = 30 °C
Tekanan = 1 atm
Al
2
SO
4 3
yang digunakan = 50 ppm
Al
2
SO
4 3
yang digunakan berupa larutan 30 berat
Laju massa Al
2
SO
4 3
= 0,7560 kgjam Densitas Al
2
SO
4 3
30 = 1.363 kgm
3
= 85,092 lb
m
ft
3
Perry Green, 1997 Kebutuhan perancangan
= 30 hari Faktor keamanan
= 20 Perhitungan:
a. Ukuran Tangki Volume larutan,
3 l
kgm 1363
0,3 hari
30 jamhari
24 kgjam
0,7560 V
× ×
× =
= 1,3312 m
3
Volume tangki, V
t
= 1,2 × 1,3312 m
3
= 1,5975 m
3
Karena sistem pengadukan menggunakan turbin berdaun enam dengan
rancangan standar, maka tinggi larutan H
L
harus = D
i
H
L
= D
i
Volume silinder tangki V
s
Universitas Sumatera Utara
Di =
=
3 Re
3,14 1,3312
x 4
N =
= 1,3296
Tinggi cairan, H
L
= D
i
= 1,3296 m Tinggi shell, h
s
= 2,2141 1,8451 x 1,3296 = 1,5955m
b. Tebal Dinding Tangki
