2’ ΔF
p
ft 0,004
0,115 61,25
4.18.10 2
12 18.415,264
0,009 4
D 2g
ρ L
4fGp
2 8
2 2
2
= ×
× ×
× ×
× =
=
3’ ΔP
p
psi 002
, 144
25 ,
1 6
0,004 =
× =
51. Tangki Penyimpanan HCN TT-302
Fungsi : Menyimpan HCN untuk kebutuhan 10 hari
Bahan konstruksi : Carbon Stels SA- 285 Grade C Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : Tekanan
= 0,1 bar = 0,1atm Temperatur
= 10 °C = 283,15 K
Laju alir massa = 85,2081 kgjam
ρ
bahan
= 220,1736 kgm
3
Chemcad Database 5, 1999 Kebutuhan perancangan = 10 hari
Faktor kelonggaran = 20
Perhitungan :
a. Volume tangki
Volume larutan, V
l
=
3
kgm 220,1736
jamhari 24
hari 10
kgjam 85,2081
× ×
= 92,8809 m
3
Volume larutan untuk 1 tangki = 92,8809 m
3
Volume tangki, V
t
= 1 + 0,2 × 92,8809 m
3
= 111,4571 m
3
b. Diameter dan tinggi shell
Direncanakan : Tinggi shell : diameter H
s
: D = 5 : 4 Tinggi head : diameter H
h
: D = 1 : 4 Volume shell tangki V
s
Universitas Sumatera Utara
V
s
= π
4 1
D
i 2
H
s
V
s
=
3
πD 16
5
Volume tutup tangki V
h
V
h
=
3
D 24
π
Brownell, 1959
Volume tangki V V
= V
s
+ V
h
129.8457 m
3
=
3
πD 48
17 D
i
= 4,6450 m = 182,5789 in H
s
= 5,8063 m
c. Diameter dan tinggi tutup
Diameter tutup = diameter tangki = 4,6450 m
H
h
=
×
=
×
4
1 D
D Hh
4,6450 = 1,1612 m H
t
Tinggi tangki = H
s
+ H
h
= 6,9675 m
d. Tebal shell tangki
Tinggi cairan dalam tangki =
3 3
m 111,4571
m 92,8809
×6,9675 m = 4,8385 m P
Hidrostatik
= ρ × g × l
= 220,1736 kgm
3
× 9,8 mdet
2
× 4,8385 m = 10,4402 kPa P
operasi
= Tekanan udara = 0,1 atm = 10 kPa
P
total
= 10,4402 kPa + 10 kPa = 20,4402kPa Faktor kelonggaran 20
P
design
= 1,2 20,4402 = 24,5282 kPa Joint efficiency E = 0,8 Brownell, 1959
Allowable stress S = 94.802,5825 KPa Brownell, 1959 Faktor korosi C = 0,002 intahun Perry, 1999
Universitas Sumatera Utara
Umur alat A direncanakan 10 tahun Tebal shell tangki:
in 0,04
in 0,02
m 0,0254
in 1
m 0,00075
tahun 10
tahun in
0,002 kPa
2 1,224,528
kPa0,8 825
294.802.5 m
4,6450 kPa
24,5282 A
C 1,2P
E .
2S D
. P
t
= +
=
×
+ −
= ×
+ −
=
Tebal shell standard yang digunakan = 14 in Brownell, 1959
e. Tebal tutup tangki Timmerhaus, 2004
in 0,04
in 0,02
m 0,0254
in 1
m 0,00075
tahun 10
tahun in
0,002 kPa
2 0,224,528
kPa0,8 825
294.802.5 m
4,6450 kPa
24,5282 A
C 0,2P
2SE PD
t
= +
=
×
+ −
= ×
+ −
=
Tebal tutup standard yang digunakan = 14 in Brownell, 1959
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN D
PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS
LD.1 Screening SC Fungsi
: Menyaring partikel-partikel padat yang besar. Jenis
: Bar screen
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Stainless steel
Kondisi operasi : Temperatur
= 28
o
C Densitas air
ρ = 996,24 kgm
3
Geankoplis, 2003 Laju alir massa F
= 40.530,2172 kgjam Laju alir volumetrik Q =
sjam 3600
kgm 996,24
kgjam 2
40.530,217
3
× = 0,0113 m
3
s
Dari Tabel 5.1 Physical Chemical Treatment of Water and Wastewater, diperoleh : Ukuran bar :
Lebar bar = 5 mm; Tebal bar = 20 mm;
Bar clear spacing = 20 mm; Slope = 30
o
Direncanakan ukuran screening : Panjang screen = 2 m ; Lebar screen = 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
= 2,04 m
2
LD-1
Universitas Sumatera Utara
Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan 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
0,0113 A
C g
2 Q
× ×
× =
× ×
= 4,3492.10
-6
m dari air = 0,0043 mm dari air
20 mm 20 mm
2 m
2 m
Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Bar Screen dilihat dari atas
LD.2 Pompa Screening J-01 Fungsi
: Memompa air dari sungai ke water reservoir V-01 Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : Temperatur
= 28
o
C Densitas air
ρ = 996,24 kgm
3
= 62,1939 lb
m
ft
3
Geankoplis, 2003 Viskositas air
µ = 0,836 cP = 0,000562 lb
m
ft s Geankoplis, 2003 Laju alir massa F = 40.530,2172 kgjam
Laju alir volumetrik Q =
sjam 3600
kgm 996,24
kgjam 2
40.530,217
3
×
= 0,0113 m
3
s = 0,3991 ft
3
s Desain pompa :
Universitas Sumatera Utara
Untuk aliran turbulen, N
Re
2100 Di
,opt
= 0,363 × Q
0,45
× ρ
0,13
Peters, 2004 = 0,363 0,0113 m
3
s
0,45
996,24 kgm
3 0,13
= 0,1185 m = 4,664 in
Dari Tabel A.5-1 Geankoplis,2003, dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal
: 5 in Schedule number
: 40 Diameter Dalam ID
: 5,047 in = 0,4206 ft Diameter Luar OD
: 5,563 in = 0,4636 ft Luas penampang dalam A : 0,139 ft
2
Kecepatan linier, v = A
Q =
2 3
ft 139
, s
ft 0,3991
= 2,871 fts Bilangan Reynold :
N
Re
= µ
D ρ
× × v
Peters, 2004
= lbmft.s
0,000562 ft
42058 ,
fts 871
, 2
lbmft 1939
, 62
3
× ×
= 133.680,8706 aliran turbulen Untuk pipa Commercial Steel, diperoleh harga
ε = 0,000046 ; εD = 0,0001, pada N
Re
= 133.680,8706 diperoleh harga faktor fanning f = 0,00475 Geankoplis, 1997.
Friction loss : 1 sharp edge entrance, h
c
= 0,55 ×
c
v g
. .
2 A
A 1
2 1
2
α ×
−
= 174
, 32
1 2
871 ,
2 1
55 ,
2
× −
× = 0,0705 ft.lbflbm
2 elbow 90° h
f
= n.Kf.
c
v g
2
2
= 2.0,75 174
, 32
. 1
. 2
871 ,
2
2
= 0,1921
ft.lbflbm
1 gate valve h
f
= n.K.f.
c
v g
. 2
2
=1.0,17 174
, 32
. 1
. 2
871 ,
2
2
= 0,0218 ft.lbflbm
Universitas Sumatera Utara
Pipa lurus 70 ft F
f
= 4f.
c 2
D.2g ΔL.v
= 4.0,00475. 174
, 32
2 .
4206 ,
2,871 .
70
2
= 0,4051 ft.lbflbm 1 sharp edge exit
h
ex
= n.
c 2
2 2
1
g 2.
α. .
A A
1 v
−
= 1. 174
, 32
. 1
. 2
871 ,
2 .
1
2 2
− = 0,1281 ft.lbflbm
Total friction loss ∑F = 0,8176 ft.lbflbm
Dari persamaan Bernoulli :
W F
ρ P
P z
z g
g g
2 1
s 1
2 1
2 c
2 1
2 2
c
= +
∑ +
− +
− +
− v v
Geankoplis, 2003
Di mana : v
1
= v
2
; ∆v
2
= 0 ; P
1
= P
2
; ∆P = 0
tinggi pemompaan ∆z = 50 ft
W 0,8176
50 .
32,174 32,174
s
= +
+ +
+
-W
s
= 50,8176 ft.lbflbm -W
s
= 34,04293 ft lbflbm Efisiensi pompa,
η= 80 Wp = -Ws
η = 63,5219 ft.lbflbm Daya pompa: P
= m × Wp =
ft.lbflbm ,5219
63 lbms
3600 0,45359
2 40.530,217
× ×
ft.lbfs 550
hp 1
= 2,8666 hp Digunakan daya motor standard 3 hp
Universitas Sumatera Utara
LD.3 Water Reservoir V-01
Fungsi : Tempat penampungan air sementara
Jumlah : 1 unit
Bahan kontruksi : Beton kedap air
Kondisi operasi : Temperatur
= 28
o
C Densitas air
ρ = 996,24 kgm
3
= 62,1939 lb
m
ft
3
Geankoplis, 2003 Laju alir massa F = 40.530,2172 kgjam
Laju alir volumetrik Q =
jam hari24
1 kgm
996,24 kgjam
2 40.530,217
3
×
= 976,3965 m
3
hari
Desain Perancangan : Bak dibuat persegi panjang
Perhitungan ukuran bak : Waktu tinggal air = 2 jam = 0,0833 hari
Perry, 1997 Volume air diolah = 976,3965 m
3
hari × 0,0833 hari = 81,3664 m
3
Bak terisi 90 maka volume bak =
9 ,
81,3664 = 90,4071 m
3
Direncanakan ukuran bak sebagai berikut : panjang bak p = 2 × lebar bak l
; p = 2l tinggi bak t = lebar bak l
; t = l Volume bak V = p × l × t
90,4071 m
3
= 2l × l × l l
= 3,5622 m Jadi, panjang bak p = 7,1245 m
lebar bak l = 3,5622 m
tinggi bak t = 3,5622 m
luas bak A = 25,3792 m
2
tinggi air h = 0,9 3,5622 m = 3,206 m = 10,5183 ft
Universitas Sumatera Utara
LD.4 Pompa Water Reservoir J-02 Fungsi
: Memompa air dari water reservoir ke bak sedimentasi Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : Temperatur
= 28
o
C Densitas air
ρ = 996,24 kgm
3
= 62,1939 lb
m
ft
3
Geankoplis, 2003 Viskositas air
µ = 0,836 cP = 0,000562 lb
m
ft s Geankoplis, 2003 Laju alir massa F = 40.530,2172 kgjam
Laju alir volumetrik Q = sjam
3600 kgm
996,24 kgjam
2172 ,
530 .
4
3
× = 0,0113 m
3
s = 0,3991 ft
3
s
Desain pompa : Untuk aliran turbulen, N
Re
2100 Di
,opt
= 0,363 × Q
0,45
× ρ
0,13
Peters, 2004 = 0,363 0,0113 m
3
s
0,45
996,24 kgm
3 0,13
= 0,1185 m = 4,664 in
Dari Tabel A.5-1 Geankoplis, 2003, dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal
: 5 in Schedule number
: 40 Diameter Dalam ID
: 5,047 in = 0,4206 ft Diameter Luar OD
: 5,563 in = 0,4636 ft Luas penampang dalam A : 0,139 ft
2
Kecepatan linier, v =
A Q
=
2 3
ft 139
, s
ft 0,3991
= 2,871 fts Bilangan Reynold :
Universitas Sumatera Utara
N
Re
= µ
D ρ
× × v
Peters, 2004
= lbmft.s
0,000562 ft
42058 ,
fts 871
, 2
lbmft 1939
, 62
3
× ×
= 133.680,8706 aliran turbulen Untuk pipa Commercial Steel, diperoleh harga
ε = 0,000046 ; εD = 0,0001, pada N
Re
= 133.680,8706 diperoleh harga faktor fanning f = 0,00475 Geankoplis, 2003.
Friction loss : 1 sharp edge entrance, h
c
= 0,55 ×
c
v g
. .
2 A
A 1
2 1
2
α ×
−
= 174
, 32
1 2
871 ,
2 1
55 ,
2
× −
× = 0,0705 ft.lbflbm
1 elbow 90° h
f
= n.Kf.
c
v g
2
2
= 1.0,75 174
, 32
. 1
. 2
871 ,
2
2
= 0,0961 ft.lbflbm
1 check valve h
f
= n.K.f.
c
v g
. 2
2
=1.2 174
, 32
. 1
. 2
871 ,
2
2
= 0,2562 ft.lbflbm
Pipa lurus 40 ft F
f
= 4f.
c 2
D.2g ΔL.v
= 4.0,00475. 174
, 32
2 .
4206 ,
2,871 .
40
2
= 0,2315 ft.lbflbm 1 sharp edge exit
h
ex
= n.
c 2
2 2
1
g 2.
α. .
A A
1 v
−
= 1. 174
, 32
1 2
871 ,
2 .
1
2 2
− = 0,1281 ft.lbflbm
Total friction loss ∑F = 0,7823 ft.lbflbm
Dari persamaan Bernoulli :
W F
ρ P
P z
z g
g g
2 1
s 1
2 1
2 c
2 1
2 2
c
= +
∑ +
− +
− +
− v v
Geankoplis, 2003
Di mana : v
1
= v
2
; ∆v
2
= 0 ; P
1
= P
2
; ∆P = 0
Universitas Sumatera Utara
tinggi pemompaan ∆z = 40 ft
W 0,7823
40 .
32,174 32,174
s
= +
+ +
+
-W
s
= 40,7823 ft.lbflbm Efisiensi pompa,
η= 80 Wp = -Ws
η = 50,9779 ft.lbflbm Daya pompa: P
= m × Wp =
ft.lbflbm ,9779
50 lbms
3600 0,45359
2 40.530,217
× ×
ft.lbfs 550
hp 1
= 2,3006 hp Digunakan daya motor standard 2,5 hp
LD.5 Bak Sedimentasi V-02
Fungsi : untuk mengendapkan partikel-partikel padatan kecil yang tidak
tersaring dan terikut dengan air. Jumlah
: 1 Jenis
: beton kedap air Data :
Kondisi penyimpanan : temperatur = 28
o
C tekanan = 1 atm
Laju massa air : F = 40.530,2172 kgjam = 24,8206 lb
m
detik Densitas air
: ρ = 996,24 kgm
3
= 62,1939 lbmft
3
Debit airlaju alir volumetrik, Q = ρ F
=
3 m
m
ft lb
62,1939 detik
lb 24,8206
= 0,3991 ft
3
s = 23,9451 ft
3
mnt
Desain Perancangan :
Universitas Sumatera Utara
Bak dibuat dua persegi panjang untuk desain efektif Kawamura, 1991. Perhitungan ukuran tiap bak :
Kecepatan pengendapan 0,1 mm pasir adalah Kawamura, 1991 :
o
υ = 1,57478 ftmin atau 8 mms Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi :
Kedalaman tangki 10 ft Lebar tangki 1,5 ft
Kecepatan aliran ftmin
5203 ,
1 ft
1,5 ft
10,5 min
ft 23,9451
A Q
v
3 t
= ×
= =
Desain panjang ideal bak : L = K
υ
h v
Kawamura, 1991 dengan : K = faktor keamanan = 1,5
h = kedalaman air efektif 10 – 16 ft; diambil 10 ft. Maka : P = 1,5 101,57478.1,5203
= 14,4813 ft Diambil panjang bak = 14,5 ft = 4,4139 m
Uji desain : Waktu retensi t : t =
Q Va
= etrik
alir volum Laju
Tinggi Lebar
Panjang ×
×
= min
ft 23,9451
ft 10
1,5 14,5
3 3
× ×
= 9,0833 menit Desain diterima ,di mana t diizinkan 6 – 15 menit Kawamura, 1991.
Surface loading :
A Q
=
air masukan
permukaan Luas
etrik alir volum
Laju
= ft
14,5 ft
1,5 galft
1 min.7,48
ft 23,9451
3 3
× = 8,236 gpmft
2
Desain diterima, di mana surface loading diizinkan di antara 4 – 10 gpmft
2
Kawamura, 1991. Headloss
∆h; bak menggunakan gate valve, full open 16 in :
Universitas Sumatera Utara
∆h = 2g
K.
2
v
= ms
9,8 2
ft] m3,2808
1 .
s min60
1 .
ftmin [1,5203
0,12
2 2
× = 3,5074.10
-7
m dari air.
LD.6 Pompa Bak Sedimentasi J-03 Fungsi
: Memompa air dari Bak Sedimentasi V-02 ke Clarifier V- 05
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : Temperatur
= 28
o
C Densitas air
ρ = 996,24 kgm
3
= 62,1939 lb
m
ft
3
Geankoplis, 2003 Viskositas air
µ = 0,836 cP = 0,000562 lb
m
ft s Geankoplis, 2003 Laju alir massa F = 40.530,2172 kgjam
Laju alir volumetrik Q = sjam
3600 kgm
996,24 kgjam
2172 ,
530 .
4
3
× = 0,0113 m
3
s = 0,3991 ft
3
s
Desain pompa : Untuk aliran turbulen, N
Re
2100 Di
,opt
= 0,363 × Q
0,45
× ρ
0,13
Peters, 2004 = 0,363 0,0113 m
3
s
0,45
996,24 kgm
3 0,13
= 0,1185 m = 4,664 in
Dari Tabel A.5-1 Geankoplis, 2003, dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal
: 5 in Schedule number
: 40 Diameter Dalam ID
: 5,047 in = 0,4206 ft Diameter Luar OD
: 5,563 in = 0,4636 ft
Universitas Sumatera Utara
Luas penampang dalam A : 0,139 ft
2
Kecepatan linier, v = A
Q =
2 3
ft 139
, s
ft 0,3991
= 2,871 fts Bilangan Reynold :
N
Re
= µ
D ρ
× × v
Peters, 2004
= lbmft.s
0,000562 ft
42058 ,
fts 871
, 2
lbmft 1939
, 62
3
× ×
= 133.680,8706 aliran turbulen Untuk pipa Commercial Steel, diperoleh harga
ε = 0,000046 ; εD = 0,0001, pada N
Re
= 133.680,8706 diperoleh harga faktor fanning f = 0,00475 Geankoplis, 2003.
Friction loss : 1 sharp edge entrance, h
c
= 0,55 ×
c
v g
. .
2 A
A 1
2 1
2
α
×
− =
174 ,
32 1
2 871
, 2
1 55
,
2
× −
× = 0,0705 ft.lbflbm
1 elbow 90° h
f
= n.Kf.
c
v g
2
2
= 1.0,75 174
, 32
. 1
. 2
871 ,
2
2
= 0,0961 ft.lbflbm
1 check valve h
f
= n.K.f.
c
v g
. 2
2
=1.2 174
, 32
. 1
. 2
871 ,
2
2
= 0,2562 ft.lbflbm
Pipa lurus 30 ft F
f
= 4f.
c 2
D.2g ΔL.v
= 4.0,00475. 174
, 32
2 .
4206 ,
2,871 .
30
2
= 0,1736 ft.lbflbm 1 sharp edge exit
h
ex
= n.
c 2
2 2
1
g 2.
α. .
A A
1 v
−
= 1. 174
, 32
1 2
871 ,
2 .
1
2 2
− = 0,1281 ft.lbflbm
Total friction loss ∑F = 0,7244 ft.lbflbm
Universitas Sumatera Utara
Dari persamaan Bernoulli :
W F
ρ P
P z
z g
g g
2 1
s 1
2 1
2 c
2 1
2 2
c
= +
∑ +
− +
− +
− v v
Geankoplis, 2003
Di mana : v
1
= v
2
; ∆v
2
= 0 ; P
1
= P
2
; ∆P = 0
tinggi pemompaan ∆z = 30 ft
W 0,7244
30 .
32,174 32,174
s
= +
+ +
+
-W
s
= 30,7244 ft.lbflbm Efisiensi pompa,
η= 80 Wp = -Ws
η = 38,4055 ft.lbflbm Daya pompa: P
= m × Wp =
ft.lbflbm 138,4055
lbms 3600
0,45359 2
40.530,217 ×
×
ft.lbfs 550
hp 1
= 1,7332 hp Digunakan daya motor standard 2 hp
LD.7 Tangki Pelarutan Alum V-03 Fungsi
: Membuat larutan alum Al
2
SO
4 3
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-212, Grade B
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : Temperatur
= 28
o
C Tekanan
= 1,01325 bar = 1,01325 kPa Al
2
SO
4 3
yang digunakan = 25 ppm
Al
2
SO
4 3
yang digunakan berupa larutan 30 berat
Laju massa Al
2
SO
4 3
F = 1,0133 kgjam
Universitas Sumatera Utara
Densitas Al
2
SO
4 3
30 ρ
= 1363 kgm
3
= 85,0902 lb
m
ft
3
Perry, 1997
Viskositas Al
2
SO
4 3
30 μ
= 6,72.10
-4
lb
m
ft s = 1 cP Othmer, 1968
Kebutuhan perancangan = 60 hari
Perhitungan ukuran tangki : 1.
Volume tangki V
larutan
=
3
kgm 63
3 1
0,3 jamhari
24 hari
60 kgjam
0133 ,
1 ×
× ×
= 3,5683 m
3
Faktor kelonggaran : 20 Volume tangki, V
t
= 1,2 × 3,5683 m
3
= 4,282 m
3
2. Diameter dan tinggi tangki
Direncanakan : Tinggi tangki : diameter tangki H
s
: D = 3 : 2
Volume tangki V
t
: V
t
= ¼ π.D
2
.H
s
V
t
=
3
D π
8 3
4,282 =
3
D π
8 3
Maka, diameter tangki; D =1,5378 m = 60,5425 in
tinggi tangki; H
t
= H
s
= D
D H
s
×
= 2,3067 m = 90,8137 in
3. Tebal shell tangki
Tinggi cairan dalam tangki, h =
3 3
m 4,282
m 3,5683
× 2,3067 m = 1,9222 m
Tekanan hidrostatik : P =
ρ × g × h = 1363 kgm
3
× 9,8 mdet
2
× 1,9222 = 25,676 kPa Tekanan operasi :
P
operasi
= 101,325 kPa
Universitas Sumatera Utara
P
total
= 101,325 kPa + 25,676 kPa = 127,001 kPa Faktor keamanan : 20
P
design
= 1,2 × 127,001 kPa = 152,4012 kPa
Joint efficiency : E = 0,8 Brownell, 1959
Allowable stress : S = 17.500 psia = 120.658,248 kPa Brownell, 1959
Faktor korosi : C =
1 80
in Peters, 2004
Umur alat : n = 10 tahun
Tebal shell tangki :
in 0,1728
10 kPa
152,4012 1,2
0,8 kPa
48 120.658,2
2 in
60,5425 kPa
152,4012 C
n 1,2P
2SE PD
t
80 1
= +
− =
+ −
= in
Tebal shell standard yang digunakan = 316 in Brownell, 1959 Perancangan Sistem Pengaduk
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller Jumlah baffle : 4 buah
Untuk turbin standar Geankoplis, 2003, diperoleh : DaDt = 13 ; Da = 13 × 1,5378 m = 0,5126 m
EDa = 1 ; E = 0,5126 m
LDa = 14 ; L = 14 × 0,5126 m = 0,1281 m WDa = 15 ; W = 15 × 0,5126 m = 0,1025 m
JDt = 112 ; J = 112 × 1,5378 m = 0,1281 m Di mana :
Dt = D = diameter tangki m Da = Diameter impeller m
E = tinggi turbin dari dasar tangki m L = panjang blade pada turbin m
W = lebar blade pada turbin m J = lebar baffle m
Universitas Sumatera Utara
Kecepatan pengadukan, N = 1 putarandetik Bilangan Reynold, N
Re
= 9888
, 131
. 358
1 0,5126
1363.1. μ
ρ.N.Da
2 2
= =
N
Re
10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: P =
c 5
a 3
T
g ρ
.D .n
K
McCabe,1999 K
T
= 6,3 McCabe,1999
hp 4075
, ft.lbfdet
550 hp
1 .det
lbm.ftlbf 32,174
lbmft 85,0902
ft 0,5126
t putarande
1 6,3
P
2 3
5 3
= ×
× ×
=
Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak =
8 ,
4075 ,
= 0,5094 hp Digunakan daya motor standard 34 hp
LD.8 Pompa Alum J-04 Fungsi
: Memompa larutan alum dari Tangki Pelarutan Alum V-03 ke Clarifier V-05
Jenis : Centrifugal pump
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : Temperatur
= 28
o
C Densitas alum
ρ = 1363 kgm
3
= 85,0902 lb
m
ft
3
Perry, 1997 Viskositas alum μ = 6,72.10
-4
lb
m
ft s = 1 cP Othmer, 1968
Laju alir massa F = 1,0133 kgjam Debit airlaju alir volumetrik,
= =
ρ F
Q
2,8252.10
-7
m
3
s = 9,9768.10
-6
ft
3
s
Desain pompa : Untuk aliran turbulen, N
Re
2100 Di
,opt
= 0,363 × Q
0,45
× ρ
0,13
Peters, 2004
Universitas Sumatera Utara
= 0,363 2,8252.10
-7
m
3
s
0,45
1363 kgm
3 0,13
= 0,001 m = 0,0396 in
Dari Tabel A.5-1 Geankoplis, 2003, dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal
: 0,125 in Schedule number
: 40 Diameter Dalam ID
: 0,269 in = 0,0224 ft Diameter Luar OD
: 0,405 in = 0,0337 ft Luas penampang dalam A : 0,0004 ft
2
Kecepatan linier, v = A
Q =
2 3
-6
ft 0004
, s
ft 9,9768.10
= 0,0249 fts
Bilangan Reynold : N
Re
= µ
D ρ
× × v
Peters, 2004
= lbmft.s
6,72.10 ft
0224 ,
fts 0249
, lbmft
0902 ,
85
4 -
3
× ×
= 51,7475 aliran laminar Untuk pipa Commercial Steel, diperoleh harga
ε = 0,000046 ; εD = 0,0021, pada N
Re
= 51,7475 diperoleh harga faktor fanning f = 0,245 Geankoplis, 2003.
Friction loss : 1 sharp edge entrance, h
c
= 0,55 ×
c
v g
. .
2 A
A 1
2 1
2
α
×
− =
174 ,
32 1
2 0249
, 1
55 ,
2
× −
× = 5,3173.10
-6
ft.lbflbm 1 elbow 90°
h
f
= n.Kf.
c
v g
2
2
= 1.0,75 174
, 32
. 1
. 2
0249 ,
2
= 7,2509.10
-6
ft.lbflbm 1 check valve
h
f
= n.K.f.
c
v g
. 2
2
= 1.2 174
, 32
. 1
. 2
0249 ,
2
= 1,9336.10
-5
ft.lbflbm
Universitas Sumatera Utara
Pipa lurus 20 ft F
f
= 4f.
c 2
D.2g ΔL.v
= 4.0,245. 174
, 32
2 .
0224 ,
0,0249 .
20
2
= 0,0085 ft.lbflbm 1 sharp edge exit
h
ex
= n.
c 2
2 2
1
2. α.α
. A
A 1
v
− = 1.
174 ,
32 1
2 0249
, .
1
2 2
− = 9,6678.10
-6
ft.lbflbm Total friction loss
∑F = 8,4947.10
-3
ft.lbflbm
Dari persamaan Bernoulli :
W F
ρ P
P z
z g
g g
2 1
s 1
2 1
2 c
2 1
2 2
c
= +
∑ +
− +
− +
− v v
Geankoplis, 2003
Di mana : v
1
= v
2
; ∆v
2
= 0 ; P
1
= P
2
; ∆P = 0
tinggi pemompaan ∆z = 10 ft
W 8,4947.10
10 .
32,174 32,174
s 3
-
= +
+ +
+
-W
s
= 10,0085 ft.lbflbm Efisiensi pompa,
η= 80 Wp = -Ws
η = 12,5106 ft.lbflbm Daya pompa: P
= m × Wp =
ft.lbflbm 12,5106
lbms 3600
0,45359 1,0133
×
×
ft.lbfs 550
hp 1
= 1,4115 × 10
-5
hp Digunakan daya motor standard 164 hp
LD.9 Tangki Pelarutan Soda Abu V- 04 Fungsi
: Membuat larutan soda abu Na
2
CO
3
Universitas Sumatera Utara
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-212, Grade B
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : Temperatur
= 28
o
C Tekanan
= 1,01325 bar Na
2
CO
3
yang digunakan = 13,5 ppm
Na
2
CO
3
yang digunakan berupa larutan 30 berat
Laju massa Na
2
CO
3
F = 0,5472 kgjam
Densitas Na
2
CO
3
30 ρ
= 1327 kgm
3
= 82,8428 lb
m
ft
3
Perry, 1997
Viskositas Na
2
CO
3
30 μ
= 0,0004 lb
m
ft s = 0,549 cP Othmer, 1968
Kebutuhan perancangan = 60 hari
Perhitungan ukuran tangki : 1. Volume tangki
V
larutan
=
3
kgm 27
3 1
0,3 jamhari
24 hari
60 kgjam
5472 ,
× ×
×
= 1,9792 m
3
Faktor kelonggaran : 20 Volume tangki, V
t
= 1,2 × 1,9792 m
3
= 2,375 m
3
2. Diameter dan tinggi tangki Direncanakan :
Tinggi tangki : diameter tangki H
s
: D = 3 : 2 Volume tangki V
t
V
t
= ¼ π.D
2
.H
s
V
t
=
3
π.D 8
3
2,375 =
3
π.D 8
3
Maka, diameter tangki; D =1,2635 m = 49,7431 in
tinggi tangki; H
t
= H
s
= D
D H
s
×
= 1,8952 m = 74,6147 in
3. Tebal shell tangki
Universitas Sumatera Utara
Tinggi cairan dalam tangki, h =
3 3
m 375
, 2
m 1,8952
× 1,2635 m = 1,5793 m Tekanan hidrostatik :
P = ρ × g × h = 1327 kgm
3
× 9,8 mdet
2
× 1,5793 = 20,5388 kPa Tekanan operasi :
P
operasi
= 101,325 kPa P
total
= 101,325 kPa + 20,5388 kPa = 121,8638 kPa Faktor keamanan : 20
P
design
= 1,2 121,8638 kPa = 146,2365 kPa
Joint efficiency : E = 0,8 Brownell, 1959
Allowable stress : S = 17.500 psia = 120.658,248 kPa Brownell, 1959
Faktor korosi : C =
1 80
in Peters, 2004
Umur alat : n = 10 tahun
Tebal shell tangki :
in 10
kPa 146,2365
1,2 0,8
kPa 48
120.658,2 2
in 49,7431
. kPa
146,2365 C
n 1,2P
2SE PD
t
80 1
+ −
= +
− =
in 0,1627
= Tebal shell standard yang digunakan = 316 in Brownell, 1959
Perancangan Sistem Pengaduk Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah Untuk turbin standar Geankoplis, 2003, diperoleh :
DaDt = 13 ; Da = 13 × 1,2635 m = 0,4212 m EDa = 1
; E = 0,4212 m LDa = 14 ; L = 14 × 0,4212 m = 0,1053 m
WDa = 15 ; W = 15 × 0,4212 m = 0,0842 m JDt = 112 ; J = 112 × 1,2635 m = 0,1053 m
Universitas Sumatera Utara
Di mana : Dt = D = diameter tangki m
Da = Diameter impeller m E = tinggi turbin dari dasar tangki m
L = panjang blade pada turbin m W = lebar blade pada turbin m
J = lebar baffle m
Kecepatan pengadukan, N = 1 putarandetik Bilangan Reynold, N
Re
= 6589
, 737
. 428
0,549 0,4212
1327.1. μ
ρ.N.Da
2 2
= =
N
Re
10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus : P =
c 5
a 3
T
g ρ
.D .n
K
McCabe,1999 K
T
= 6,3 McCabe,1999
hp 1485
, ft.lbfdet
550 hp
1 .det
lbm.ftlbf 32,174
lbmft 82,8428
ft 0,4212
t putarande
1 6,3
P
2 3
5 3
= ×
× ×
=
Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak =
8 ,
1485 ,
= 0,1857 hp Digunakan daya motor standard 116 hp
LD.10 Pompa Soda Abu J-05 Fungsi
: Memompa larutan soda abu dari Tangki Pelarutan Soda Abu V-04 ke Clarifier V-05
Jenis : Centrifugal pump
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi :
Universitas Sumatera Utara
Temperatur = 28
o
C Densitas soda abu
ρ = 1327 kgm
3
= 82,8428 lb
m
ft
3
Perry, 1997
Viskositas soda abu μ = 0.0004 lb
m
ft s = 0,549 cP Othmer, 1968
Laju alir massa F = 0,5472 kgjam
Debit airlaju alir volumetrik,
sjam 3600
kgm 1327
kgjam 0,5472
ρ F
Q
3
× =
=
= 1,1454.10
-7
m
3
s = 4,0446.10
-6
ft
3
s
Desain pompa : Untuk aliran turbulen, N
Re
2100 Di
,opt
= 0,363 × Q
0,45
× ρ
0,13
Peters, 2004 = 0,363 1,1454.10
-7
m
3
s
0,45
1327 kgm
3 0,13
= 0,0007 m = 0,0274 in
Dari Tabel A.5-1 Geankoplis, 2003, dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal
: 0,125 in Schedule number
: 40 Diameter Dalam ID
: 0,269 in = 0,0224 ft Diameter Luar OD
: 0,405 in = 0,0337 ft Luas penampang dalam A : 0,0004 ft
2
Kecepatan linier, v = A
Q =
2 3
-6
ft 0004
, s
ft 4,0446.10
= 0,0101 fts Bilangan Reynold :
N
Re
= µ
D ρ
× × v
Peters, 2004
= lbmft.s
0.0004 ft
0224 ,
fts 0101
, lbmft
8428 ,
82
3
× ×
Universitas Sumatera Utara
= 50,8992 aliran laminar Untuk pipa Commercial Steel, diperoleh harga
ε = 0,000046 ; εD = 0,0021, pada N
Re
= 50,8992 diperoleh harga faktor fanning f = 0,24 Geankoplis, 2003.
Friction loss : 1 sharp edge entrance, h
c
= 0,55 ×
c
v g
. .
2 A
A 1
2 1
2
α
×
− =
174 ,
32 1
2 0101
, 1
55 ,
2
× −
× = 8,7391.10
-7
ft.lbflbm 1 elbow 90°
h
f
= n.Kf.
c
v g
2
2
= 1.0,75 174
, 32
. 1
. 2
0101 ,
2
= 1,1917.10
-6
ft.lbflbm 1 check valve
h
f
= n.K.f.
c
v g
. 2
2
= 1.2 174
, 32
. 1
. 2
0101 ,
2
= 3,1778.10
-6
ft.lbflbm Pipa lurus 20 ft
F
f
= 4f.
c 2
D.2g ΔL.v
= 4.0,24. 174
, 32
2 .
0224 ,
0,0101 .
20
2
= 0,0014 ft.lbflbm 1 sharp edge exit
h
ex
= n.
c 2
2 2
1
g 2.
α. .
A A
1 v
−
= 1. 174
, 32
1 2
0101 ,
. 1
2 2
− = 1,5889.10
-6
ft.lbflbm Total friction loss
∑F = 1,3678.10
-3
ft.lbflbm
Dari persamaan Bernoulli :
W F
ρ P
P z
z g
g g
2 1
s 1
2 1
2 c
2 1
2 2
c
= +
∑ +
− +
− +
− v v
Geankoplis, 2003
Di mana : v
1
= v
2
; ∆v
2
= 0 ; P
1
= P
2
; ∆P = 0
tinggi pemompaan ∆z = 10 ft
Universitas Sumatera Utara
W 1,3678.10
10 .
32,174 32,174
s 3
-
= +
+ +
+
-W
s
= 10,0014 ft.lbflbm Efisiensi pompa,
η= 80 Wp = -Ws
η = 12,5017 ft.lbflbm Daya pompa: P
= m × Wp =
ft.lbflbm 12,5017
lbms 3600
0,45359 0,5472
×
×
ft.lbfs 550
hp 1
= 7,6165× 10
-6
hp Digunakan daya motor standard 164 hp
LD.11 Clarifier V-05 Fungsi
: Memisahkan endapan flok-flok yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu
Jenis : External Solid Recirculation Clarifier
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-212, Grade B
Data : Laju massa air F
1
= 40.530,2172 kgjam Laju massa Al
2
SO4
3
F
2
= 1,0133 kgjam Laju massa Na
2
CO
3
F
3
= 0,5472 kgjam
Laju massa total, m = 40.531,7777 kgjam = 11,2588 kgs
Densitas Al
2
SO
4 3
= 2.710 kgm
3
Perry, 1999 Densitas Na
2
CO
3
= 2.533 kgm
3
Perry, 1999 Densitas air
= 996,24 kgm
3
Geankoplis,1997
Reaksi koagulasi : Al
2
SO
4 3
+ 3 Na
2
CO
3
+ 3 H
2
O → 2 AlOH
3
+ 3 Na
2
SO
4
+ 3CO
2
Diameter dan tinggi clarifier Dari Metcalf, 1984, untuk clarifier tipe upflow diperoleh :
Universitas Sumatera Utara
Kedalaman air = 3 – 10 m Settling time
= 1 – 3 jam Dipilih : kedalaman air h = 5 m dan waktu pengendapan = 1 jam
Diameter dan Tinggi clarifier Densitas larutan,
2.533 0,5472
2.710 1,0133
996,24 2
40.530,217 7
40.531,777 ρ
+ +
=
= 996,2501 kgm
3
Volume cairan, V =
3 3
m 6843
, 40
kgm 996,2501
jam 1
kgjam 7
40.531,777 =
×
Faktor kelonggaran = 20 Volume clarifier
= 1,2 × 40,6843 m
3
= 48,8212 m
3
a. Diameter dan tinggi clarifier
