Tabel LB-5.
∆
H
Komponen
Bahan Masuk Pada Vacuum Pan 03 VP-03
M kg n kmol
Cp kJkmol.K
∆
T K
n.Cp.dT kJ
A 166.617,71
925,65 602,81
50 27.899.553,83
B 28.203,13
1.566,84 75,24
50 5.894.452,08
TOTAL 33.794.005,91
Tabel LB-6.
∆
H
Komponen
Bahan Keluar Dari Vacuum Pan 03 VP-03
M kg n kmol
Cp kJkmol.K
∆ T K
n.Cp.dT kJ
A 166.617,71
925,65 602,81
65 36.269.419,97
B 26.762,97
1.488,49 75,24
65 7.279.609,19
B 1.410,15
78,34 75,24
65 383.129,60
TOTAL 43.932.159,47
dQ = Q
out
– Q
in
= 43.932.159,47 – 33.794.005,91 kJ
= 10.138.153,56 kJjam Maka panas yang dilepas steam sebesar 10.138.153,56 kJjam.
Vacuum Pan 03 VP-03 membutuhkan panas sebesar 10.138.153,56
kJjam. Untuk mencapai kondisi Vacuum Pan 03 VP-03 digunakan saturated steam
yang masuk pada suhu 98 C; 1,013 bar. Dari Appendix steam tabel 8,
Reklaitis 1983 diperoleh bahwa pada suhu 98
−
H C; 1,013 bar besar entalpi
steam adalah 2.673 kJkg. Steam keluar sebagai kondensat pada suhu 90
C; 1,013 bar. Dari Appendix steam tabel 8, Reklaitis 1983 diperoleh uap air pada suhu
90 Sehingga jumlah steam yang dibutuhkan adalah :
C; 1,013 bar mempunyai besar entalpi sebesar 377 kJkg.
m =
L steam
H H
dQ −
−
=
377 673
. 2
,56 10.138.153
−
= 4.415,57 kgjam
Universitas Sumatera Utara
LB-4. Neraca Energi Pada Kondenser K-01
17 18
Air Pendingin P = 1,013 bar
T = 25 C
Air Pendingin Bekas P = 1,013 bar
T = 30 C
A B
P = 1,013 bar T = 90
C A
B P = 1,013 bar
T = 30
C
K-01
Gambar LB-4. Neraca Energi Pada Kondenser K-01
Tabel LB-7
∆
H Bahan Masuk Pada Kondenser K-01
Komponen M kg
n kmol Cp
kJkmol.K ∆ T
K n.Cp.dT kJ
A 177.449,74
985,83 602,81
60 35.656.090,94
B 27.363,13
1.520,17 75,24
60 6.862.655,45
TOTAL 42.518.746,39
Tabel LB-8. ∆ H
Komponen
Bahan Keluar Dari Kondenser K-01
M kg n kmol
Cp kJkmol.K
∆
T K
n.Cp.dT kJ
A 177.449,74
985,83 602,81
5 2.971.340,91
B 27.363,13
1.520,17 75,24
5 571.887,95
TOTAL 3.543.228,86
dQ = Q
out
– Q
in
= 3.543.228,86 – 42.518.746,39 kJ = -38.975.517,53 kJjam
Maka panas yang diserap air pendingin sebesar -38.975.517,53 kJjam.
Universitas Sumatera Utara
Digunakan air pendingin dengan temperatur masuk 25 C 298 K, 1 atm
dan keluar pada temperatur 30
Q = n x Cp x dT C 303 K, 1 atm. Cp air = 75,24 Joulemol.K
Perry, 1997.
n =
dT Cp
Q .
= 303
298 24
, 75
,53 38.975.517
- −
x = 103.603,18 kmol
Maka jumlah air pendingin yang digunakan adalah : m
= n x BM = 103.603,18 kmol x 18 kgkmol = 1.864.857,29 kgjam
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
LC-1. Tangki Nira Kental
Fungsi : untuk menampung nira kental selama 30 hari
Jumlah : 10 unit
Spesifikasi :
1. Tipe : Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal, alas datar.
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B 3. Volume
: Tabel LC-1. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Tangki
Komponen M kgjam
ρ kgliter V literjam
Nira Kental 177.083,33
0,85 208.333,33
Total 177.083,33
208.333,33
Sumber : Neraca Massa ρ = 0,85 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft
3
= 53,0947 lbft
3
Direncanakan dibuat tangki sebanyak 10 unit untuk persediaan 30 hari maka : Perry, 1997
t = 30 hari = 30 hari x 24 jamhari = 720 jam Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2
Volume bahan masuk, Vt
= ρ m
x t = 208.333,33 liter x 720 = 149.999.997,20 liter
= 149.999,99 m
3
Universitas Sumatera Utara
Kapasitas volume tangki, Vt
= Vt 1 + fk
= 149.999,99 1 + 0,2 = 179.999,99 m
Masing-masing tangki memiliki volume sebesar =
3
10 99
, 999
. 179
= 17.999,99 m
3
4. Diameter : Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk
ellipsoidal, alas datar. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter
tangki :
2 3
= D
Hs
,
4 1
= D
Hh
Volume silinder, Vs =
Hs D
. .
4 1
2
π =
D D
2 3
. .
4 1
2
π =
3
. 8
3 D
π = 1,1775 D
Volume tutup tangki :
3
Vh =
3
24 D
π = 0,1309 D
3
Volume tangki = Vs + Vh Brownell, 1959
17.999,99 m
3
= 1,1775 D
3
+ 0,1309 D 17.999,99 m
3 3
= 1,3084 D D
3 3
1,3084 17.999,99
= = 13.757,25 m
D =
3
3 3
m 13.757,25
=
= 23,96 m x 3,2808 ftm = 78,61 ft 23,96 m
Universitas Sumatera Utara
5. Tinggi :
Tinggi tangki, Hs =
2 3
x D =
2 3
x 23,96 = 35,94 m Tinggi tutup,
Hh =
4 1
x D =
4 1
x 23,96 = 5,99 m Tinggi total tangki
= Hs + Hh = 35,94 m + 5,99 m =
Tinggi cairan dalam tangki,
41,93 m
Hc =
2
4 xD
xVc
π =
2
96 ,
23 14
, 3
99 ,
999 .
17 4
x x
= 39,94 m
= 39,94 m x 3,2808 ftm = 131,04 ft
6. Tekanan : Tekanan Operasi, P
operasi
Tekanan desain, = 1 atm = 14,696 psi
P
desain
144 1
− +
Hc P
operasi
ρ =
=14,696 +
144 1
04 ,
131 0947
, 53
−
= 14,696 + 47,95 = 62,61 psi
Faktor keamanan 20, maka
Tekanan desain alat = 62,61 x 1,2 = 75,13 psi
7. Tebal Dinding :
Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
Brownell,1959
Universitas Sumatera Utara
Effisiensi sambungan, E = 85 Brownell,1959
Faktor korosi, C = 0,0125 intahun Umur alat, n = 10 tahun
Tebal dinding tangki : t =
6 ,
Cxn P
fxE PxD
+ −
Brownell,1959
t = 13
, 75
6 ,
85 ,
650 .
12 12
96 ,
23 13
, 75
x x
x x
− + 0,0125x10
t = 2,02 in + 0,125 in =
dipilih tebal dinding standar 2,15 inchi
2,14 in
LC-2. Vacuum Pan
Fungsi : untuk mengurangi kandungan air pada nira
Jumlah : 3 unit
Spesifikasi :
1. Tipe : Silinder tegak dengan tutup berbentuk datar, alas kerucut.
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B 3. Volume
: Tabel LC-2. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Vacuum Pan
Komponen M kgjam
ρ kgliter V literjam
Nira Kental 177.083,33
0,85 208.333,33
Total 177.083,33
208.333,33
Sumber : Neraca Massa ρ = 0,85 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft
3
= 53,0947 lbft
3
Waktu tinggal nira dalam vacuum pan t = 1 jam Perry, 1997
Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2
Universitas Sumatera Utara
Volume bahan masuk, Vt
= ρ m
x t = 208.333,33 liter x 1 = 208.333,33 liter
= 208,33 m Kapasitas volume tangki,
3
Vt = Vt 1 + fk
= 208,33 1 + 0,2 = 249,99 m
3
4. Diameter :
Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup datar, alas kerucut. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter
tangki :
2 3
= D
Hs
,
4 1
= D
Hh
Volume silinder, Vs =
Hs D
. .
4 1
2
π =
D D
2 3
. .
4 1
2
π =
3
. 8
3 D
π = 1,1775 D
Volume alas tangki :
3
Va =
3
24 D
π = 0,1309 D
3
Volume tangki = Vs + Va Brownell, 1959
249,99 m
3
= 1,1775 D
3
+ 0,1309 D 249,99 m
3 3
= 1,3084 D D
3 3
1,3084 249,99
= = 191,07 m
3
Universitas Sumatera Utara
D =
3 3
m 191,07
=
= 5,76 m x 3,2808 ftm = 18,94 ft 5,76 m
5. Tinggi :
Tinggi tangki, Hs =
2 3
x D =
2 3
x 5,76 = 8,64 m Tinggi alas,
Ha =
4 1
x D =
4 1
x 5,76 = 1,44 m Tinggi total tangki
= Hs + Ha = 8,64 m + 1,44 m =
Tinggi cairan dalam tangki,
10,08 m
Hc =
2
4 xD
xVc
π =
2
76 ,
5 14
, 3
99 ,
49 2
4 x
x = 9,59 m
= 9,59 m x 3,2808 ftm = 31,49 ft
6. Tekanan : Tekanan Operasi, P
operasi
Tekanan desain, = 1 atm = 14,696 psi
P
desain
144 1
− +
Hc P
operasi
ρ =
=14,696 +
144 1
49 ,
31 0947
, 53
−
= 14,696 + 11,24 = 25,94 psi
Faktor keamanan 20, maka
Tekanan desain alat = 25,94 x 1,2 = 31,12 psi
Universitas Sumatera Utara
7. Tebal Dinding :
Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 85
Brownell,1959 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun
Umur alat, n = 10 tahun Tebal dinding tangki :
t =
6 ,
Cxn P
fxE PxD
+ −
Brownell,1959
t = 12
, 31
6 ,
85 ,
650 .
12 12
76 ,
5 12
, 31
x x
x x
− + 0,0125x10
t = 0,75 in + 0,125 in =
dipilih tebal dinding standar 0,90 inchi
0,87 in
Jacket steam ,
Kebutuhan steam = 12.162,39 kgjam Panas steam = 28.946.500,80 kJjam
Neraca Energi Temperatur steam masuk = 98
C = 176,40 Temperatur steam keluar = 70
F C = 126
Diameter luar vacuum pan = diameter dalam + 2x tebal dinding F
= 18,94 x 12 in + 2 x 2 in = 231,28 in Asumsi jarak jaket = 5 in
Diameter dalam jaket = 231,28 in + 2 x 5 in = 241,28 in
Universitas Sumatera Utara
Luas permukaan perpindahan panas, A =
T x
U dQ
D
∆
Dimana : dQ
= panas yang yang dibawa oleh air pendingin, BTUjam = 28.946.500,80 kJjam = 27.499.175,76 BTUjam
∆ T = perbedaan temperatur fluida masuk dan keluar = T
1
= 176,40 F, T
2
= 126 U
F, ΔT = 50,4
D
= koefisien perpindahan panas, BTUjam. F.ft
Besar U
2 D
berada antara 50 – 150 BTUjam. F.ft
2
U Perry, 1997
D
yang diambil adalah 50 BTUjam. F.ft
Sehingga,
2
A =
4 ,
50 50
,76 27.499.175
x = 10.912,37 ft
Tinggi jaket steam,
2
H =
xD A
π =
10 ,
20 14
, 3
10.912,37 x
= 172,89 ft Tekanan jaket steam,
P
desain
= P
operasi
144 1
− Hc
ρ +
Dimana : ρ = 62,2 lbft
3
P , tekanan operasi 14,696 psi
desain
144 1
89 ,
172 2
, 62
−
= 14,696 + = 88,95 psi
Tebal jaket pendingin, t =
6 ,
85 ,
650 .
12 12
Cxn P
x PxDx
+ −
t = 10
0125 ,
95 ,
88 6
, 85
, 650
. 12
12 10
, 20
95 ,
88 x
x x
x x
+ −
Universitas Sumatera Utara
t = 2,00 in + 0,125 in =
dipilih tebal dinding standar 2,15 inchi
2,12 in
Ejektor, P
ob
P = tekanan operasi dalam tangki = 0,5 bar
oa
P = tekanan steam yang masuk ke ejektor = 16 bar
03
Pob P
03
= tekanan yang keluar dari ejektor = 1 atm = 1,01325 bar =
5 ,
01325 ,
1 = 2,0265 ,
= =
16 5
, Poa
Pob 0,03125
Dari figure 10-102 Perrys 1997 diperoleh : 50
1 2
= A
A ,
15 =
wa wb
wb = jumlah uap air yang dikeluarkan = 1.562,49 kgjam Neraca Energi Sehingga jumlah steam yang diperlukan adalah :
wa = 8
, 3
wb =
15 1.562,49
= 104,17 kgjam
Gambar LC-1. Ejektor dan bagian-bagiannya
Universitas Sumatera Utara
LC-3. Centrifugal C-01
Fungsi : untuk mencampur nira dengan air sehingga memperkecil
gumpalan nira Jumlah
: 3 unit Spesifikasi
: 1. Tipe
: Silinder tegak dengan tutup berbentuk datar, alas kerucut. 2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B
3. Volume :
Tabel LC-3. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Centrifugal
Komponen M kgjam
ρ kgliter V literjam
Nira 177.083,33
0,850 208.333,33
Air 29.687,50
0,995 31.250,00
Total 206.770,84
219.298,24
Sumber : Neraca Massa ρ =
24 ,
298 .
219 84
, 770
. 206
= 0,94 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft
3
= 58,86 lbft
3
Waktu tinggal dalam centrifugal t = 1 jam Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2
Volume bahan masuk, Vt
= ρ m
x t = 219.968,97 liter x 1 = 219.968,97 liter
= 219,97 m Kapasitas volume tangki,
3
Vt = Vt 1 + fk
= 219,97 1 + 0,2 = 263,96 m
3
Universitas Sumatera Utara
4. Diameter :
Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup datar, alas kerucut. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter
tangki :
2 3
= D
Hs
,
4 1
= D
Hh
Volume silinder, Vs =
Hs D
. .
4 1
2
π =
D D
2 3
. .
4 1
2
π =
3
. 8
3 D
π = 1,1775 D
Volume alas tangki :
3
Va =
3
24 D
π = 0,1309 D
3
Volume tangki = Vs + Va Brownell, 1959
263,96 m
3
= 1,1775 D
3
+ 0,1309 D 263,96 m
3 3
= 1,3084 D D
3 3
1,3084 263,96
= = 201,74 m
D =
3
3 3
m 201,74
=
= 14,20 m x 3,2808 ftm = 46,59 ft 14,20 m
5. Tinggi :
Tinggi tangki, Hs =
2 3
x D =
2 3
x 14,20 = 21,30 m
Universitas Sumatera Utara
Tinggi alas, Ha =
4 1
x D =
4 1
x 14,20 = 3,55 m Tinggi total tangki
= Hs + Ha = 21,30 m + 3,55 m =
Tinggi cairan dalam tangki,
24,85 m
Hc =
2
4 xD
xVc
π =
2
20 ,
14 14
, 3
96 ,
263 4
x x
= 23,68 m
= 23,68 m x 3,2808 ftm = 77,69 ft
6. Tekanan :
Tekanan Operasi, P
operasi
Tekanan desain, = 1 atm = 14,696 psi
P
desain
144 1
− +
Hc P
operasi
ρ =
=14,696 +
144 1
69 ,
7 7
79 ,
71 −
= 14,696 + 31,35 = 46,04 psi
Faktor keamanan 20, maka
Tekanan desain alat = 46,04 x 1,2 = 55,25 psi
7. Tebal Dinding :
Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 85
Brownell,1959 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun
Umur alat, n = 10 tahun
Universitas Sumatera Utara
Tebal dinding tangki : t =
6 ,
Cxn P
fxE PxD
+ −
Brownell,1959
t = 25
, 55
6 ,
85 ,
650 .
12 12
20 ,
14 25
, 55
x x
x x
− + 0,0125x10
t = 0,88 in + 0,125 in =
dipilih tebal dinding standar 1,10 inchi
1,03 in
LC-4. Mixer
Fungsi : untuk mencampur nira dengan air sehingga memperkecil
gumpalan nira yang tidak terproses di centrifugal Jumlah
: 2 unit Spesifikasi
: 1. Tipe
: Silinder tegak dengan tutup berbentuk datar, alas ellipsoidal. 2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B
3. Volume :
Tabel LC-4. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Mixer
Komponen M kgjam
ρ kgliter V literjam
Nira 10.833,11
0,850 12.744,83
Air 570,16
0,995 573,02
Total 11.403,27
13.317,85
Sumber : Neraca Massa ρ =
85 ,
317 .
13 27
, 403
. 11
= 0,85 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft
3
= 53,45 lbft
3
Universitas Sumatera Utara
Waktu tinggal dalam mixer t = 1 jam Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2
Volume bahan masuk, Vt
= ρ m
x t = 13.415,61 liter x 1 = 13.415,61 liter
= 13,41 m Kapasitas volume tangki,
3
Vt = Vt 1 + fk
= 13,41 1 + 0,2 = 16,09 m
3
4. Diameter :
Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup datar, alas ellipsoidal.
Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter tangki :
2 3
= D
Hs
,
4 1
= D
Hh
Volume silinder, Vs =
Hs D
. .
4 1
2
π =
D D
2 3
. .
4 1
2
π =
3
. 8
3 D
π = 1,1775 D
Volume alas tangki :
3
Va =
3
24 D
π = 0,1309 D
3
Brownell, 1959
Universitas Sumatera Utara
Volume tangki = Vs + Va 16,09 m
3
= 1,1775 D
3
+ 0,1309 D 16,09 m
3 3
= 1,3084 D D
3 3
1,3084 16,09
= = 12,30 m
D =
3
3 3
m 12,30
=
= 2,30 m x 3,2808 ftm = 7,57 ft 2,30 m
5. Tinggi :
Tinggi tangki, Hs =
2 3
x D =
2 3
x 2,30 = 3,45 m Tinggi alas,
Ha =
4 1
x D =
4 1
x 2,30 = 0,57 m Tinggi total tangki
= Hs + Ha = 3,45 m + 0,57 m =
Tinggi cairan dalam tangki,
4,02 m
Hc =
2
4 xD
xVc
π =
2
30 ,
2 14
, 3
09 ,
16 4
x x
= 3,87 m
= 3,87 m x 3,2808 ftm = 12,71 ft
6. Tekanan :
Tekanan Operasi, P
operasi
= 1 atm = 14,696 psi
Universitas Sumatera Utara
Tekanan desain, P
desain
144 1
− +
Hc P
operasi
ρ =
=14,696 +
144 1
,71 2
1 45
, 53
−
= 14,696 + 4,35 = 19,01 psi
Faktor keamanan 20, maka
Tekanan desain alat = 19,01 x 1,2 = 22,81 psi
7. Tebal Dinding :
Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 85
Brownell,1959 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun
Umur alat, n = 10 tahun Tebal dinding tangki :
t =
6 ,
Cxn P
fxE PxD
+ −
Brownell,1959
t = 81
, 22
6 ,
85 ,
650 .
12 12
09 ,
16 81
, 22
x x
x x
− + 0,0125x10
t = 0,41 in + 0,125 in =
dipilih tebal dinding standar 0,55 inchi
0,53 in
Pengaduk agitator, Fungsi
: untuk menghomogenkan campuran Tipe
: helical ribbon
Universitas Sumatera Utara
Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : • Diameter pengaduk, Da =x Dt =
3 1
x 7,57 ft = 2,52 ft
• Lebar efektif, J =
12 1
x Dt =
12 1
x 7,57 ft = 0,63 ft • Tinggi pengaduk dari dasar, E = Da = 2,52 ft
• Kecepatan putaran: 500 rpm →
60 500
= 8,3333 rps Daya Pengaduk,
Sifat-sifat bahan campuran dalam mixer : Densitas, ρ = 53,45 lbft
Viscositas, μ = 4,6 cp x 6,7197 x 10
3 -4
Bilangan Reynold, lbft.s = 0,0031 lbft.s
Kern, 1965
N
Re
µ ρ
xNx Da
2
=
= 0031
, 45
, 53
3333 ,
8 52
, 2
2
x x
= 912.078,25 Dari figure 8.3 N.Harnby, 1992 diperoleh nilai Np = 0,8
Maka daya pengadukan, P
= 550
17 ,
32
3 5
x x
xNpxN Da
ρ
= 550
17 ,
32 45
, 53
3333 ,
8 8
, 52
, 2
3 5
x x
x x
= 8,77 hp Daya motor, diasumsikan efisiensi motor 80
P
motor
η P
= =
0,8 8,77
= 10,97 hp Untuk desain dipilih motor dengan daya 11,00 hp
Universitas Sumatera Utara
LC-5. Tangki Produk
Fungsi : untuk menampung produk selama 15 hari
Jumlah : 10 unit
Spesifikasi :
1. Tipe : Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal, alas datar.
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B 3. Volume
: Tabel LC-5. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Tangki Produk
Komponen M kgjam
ρ kgliter V literjam
A 177.449,74
0,850 208.764,40
B 27.363,13
0,995 27.500,63
Total 204.836,90
236.265,03
Sumber : Neraca Massa ρ =
03 ,
265 .
236 90
, 836
. 204
= 0,87 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft
3
= 54,12 lbft Direncanakan dibuat tangki sebanyak 10 unit untuk persediaan 15 hari maka :
3
t = 30 hari = 15 hari x 24 jamhari = 360 jam Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2
Volume bahan masuk, Vt
= ρ m
x t = 235.444,71 liter x 360 = 84.760.096,55 liter
= 84.760,09 m Kapasitas volume tangki,
3
Vt = Vt 1 + fk
= 84.760,09 1 + 0,2 = 101.712,11 m
3
Universitas Sumatera Utara
Masing-masing tangki memiliki volume sebesar =
10 11
, 712
. 101
= 1.017,12 m
3
4. Diameter : Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk
ellipsoidal, alas datar. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter
tangki :
2 3
= D
Hs
,
4 1
= D
Hh
Volume silinder, Vs =
Hs D
. .
4 1
2
π =
D D
2 3
. .
4 1
2
π =
3
. 8
3 D
π = 1,1775 D
Volume tutup tangki :
3
Vh =
3
24 D
π = 0,1309 D
3
Volume tangki = Vs + Vh Brownell, 1959
1.017,12 m
3
= 1,1775 D
3
+ 0,1309 D 1.017,12 m
3 3
= 1,3084 D D
3 3
1,3084 1.017,12
= = 7.773,78 m
D =
3
3 3
m 7.773,78
=
= 19,81 m x 3,2808 ftm = 64,99 ft 19,81 m
Universitas Sumatera Utara
5. Tinggi :
Tinggi tangki, Hs =
2 3
x D =
2 3
x 19,81 = 29,71 m Tinggi tutup,
Hh =
4 1
x D =
4 1
x 19,81 = 4,95 m Tinggi total tangki
= Hs + Hh = 29,71 m + 4,95 m =
Tinggi cairan dalam tangki,
34,66 m
Hc =
2
4 xD
xVc
π =
2
81 ,
19 14
, 3
78 ,
773 .
7 4
x x
= 25,23 m
= 25,23 m x 3,2808 ftm = 82,79 ft
6. Tekanan : Tekanan Operasi, P
operasi
Tekanan desain, = 1 atm = 14,696 psi
P
desain
144 1
− +
Hc P
operasi
ρ =
=14,696 +
144 1
82,79 12
, 54
−
= 14,696 + 30,74 = 45,43 psi
Faktor keamanan 20, maka
Tekanan desain alat = 45,43 x 1,2 = 54,52 psi
7. Tebal Dinding :
Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
Brownell,1959
Universitas Sumatera Utara
Effisiensi sambungan, E = 85 Brownell,1959
Faktor korosi, C = 0,0125 intahun Umur alat, n = 10 tahun
Tebal dinding tangki : t =
6 ,
Cxn P
fxE PxD
+ −
Brownell,1959
t = 52
, 54
6 ,
85 ,
650 .
12 12
81 ,
19 52
, 54
x x
x x
− + 0,0125x10
t = 1,21 in + 0,125 in =
dipilih tebal dinding standar 1,35 inchi
1,33 in
LC-6. Kondenser
Fungsi : untuk menampung mendinginkan produk menjadi suhu kamar
Jumlah : 1 unit
Spesifikasi :
1. Tipe : Silinder horizontal dengan tutup berbentuk ellipsoidal.
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B 3. Volume
: Tabel LC-6. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Kondenser
Komponen M kgjam
ρ kgliter V literjam
A 177.449,74
0,850 208.764,40
B 27.363,13
0,995 27.500,63
Total 204.836,90
236.265,03
Sumber : Neraca Massa
Universitas Sumatera Utara
ρ = 03
, 265
. 236
90 ,
836 .
204 = 0,87 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft
3
= 54,12 lbft Waktu tinggal dalam kondensert = 1 jam
3
Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2 Volume bahan masuk,
Vt = ρ
m x t
= 236.265,03 liter x 1 = 236.265,03 liter = 236,26 m
Kapasitas volume tangki,
3
Vt = Vt 1 + fk
= 236,26 1 + 0,2 = 283,51 m
3
4. Diameter : Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk
ellipsoidal, alas datar. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter
tangki :
2 3
= D
Hs
,
4 1
= D
Hh
Volume silinder, Vs =
Hs D
. .
4 1
2
π =
D D
2 3
. .
4 1
2
π =
3
. 8
3 D
π = 1,1775 D
Volume tutup tangki :
3
Vh =
3
24 D
π = 0,1309 D
3
Brownell, 1959
Universitas Sumatera Utara
Volume tangki = Vs + Vh 283,51 m
3
= 1,1775 D
3
+ 0,1309 D 283,51 m
3 3
= 1,3084 D D
3 3
1,3084 283,51
= = 216,68 m
D =
3
3 3
m 216,68
=
= 14,72 m x 3,2808 ftm = 48,29 ft 14,72 m
5. Tinggi :
Tinggi tangki, Hs =
2 3
x D =
2 3
x 14,72 = 22,08 m Tinggi tutup,
Hh =
4 1
x D =
4 1
x 14,72 = 3,68 m Tinggi total tangki
= Hs + Hh = 22,08 m + 3,68 m =
Tinggi cairan dalam tangki,
25,76 m
Hc =
2
4 xD
xVc
π =
2
72 ,
14 14
, 3
51 ,
283 4
x x
= 24,53 m
= 24,53 m x 3,2808 ftm = 80,49 ft
6. Tekanan : Tekanan Operasi, P
operasi
= 1 atm = 14,696 psi
Universitas Sumatera Utara
Tekanan desain, P
desain
144 1
− +
Hc P
operasi
ρ =
=14,696 +
144 1
80,49 12
, 54
−
= 14,696 + 29,88 = 44,57 psi
Faktor keamanan 20, maka
Tekanan desain alat = 44,57 x 1,2 = 53,49 psi
7. Tebal Dinding :
Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 85
Brownell,1959 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun
Umur alat, n = 10 tahun Tebal dinding tangki :
t =
6 ,
Cxn P
fxE PxD
+ −
Brownell,1959
t = 49
, 53
6 ,
85 ,
650 .
12 12
72 ,
14 49
, 53
x x
x x
− + 0,0125x10
t = 0,88 in + 0,125 in =
dipilih tebal dinding standar 1,10 inchi
1,01 in
LC-7. Pompa
Fungsi : Mengalirkan bahan
Type : Pompa sentrifugal
Universitas Sumatera Utara
Laju alir massa, F
= 177.083,33 kgjam x 2,2046 lbkg x 2,7778 x 10
-4
= 10,84 lbs jams
Densitas, ρ
= 71,79 lbft
3
Viskositas, Perhitungan Sebelumnya
µ = 9,0 cp x 6,7197 x 10
-4
Kecepatan aliran, lbft.s = 0,00605 lbft.s
Kern, 1965
Q = ρ
F =
3
79 ,
71 84
, 10
ft lb
s lb
= 0,15 ft
3
Perencanaan pompa : s
Diameter pipa ekonomis De dihitung dengan persamaan : De
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
= 3,9 0,15 Foust,1979
0,45
71,79 = 2,90 in
0,13
Dipilih material pipa comercial steel 3 in schedule 40, dengan : • Diameter dalam ID
= 3,50 in = 0,29 ft • Diameter luar OD
= 3,068 in = 0,25 ft • Luas Penampang pipa A = 7,68 in
2
= 0,05 ft
2
Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa, V
=
A Q
=
2 3
05 ,
15 ,
ft s
ft
= 3,00 fts
Universitas Sumatera Utara
Sehingga, Bilangan Reynold,
N
Re
µ ρVD
= =
00605 ,
25 ,
00 ,
3 79
, 71
x x
= 8.899,59 Material pipa merupakan bahan comercial steel maka diperoleh harga-harga
sebagai berikut : ε = 4,6 x 10
-5
m = 1,5092 x 10
-4
εD = 1,5092 x 10 ft
-4
dari grafik 5-9. Mc.Cabe, 1999 diperoleh f = 0,015 ft0,25 ft = 0,0006
Panjang eqivalen total perpipaan ΣL • Pipa lurus L
1
• 1 buah gate valve fully open LD = 13, = 35,00 ft
L
2
• 2 buah elbow 90 = 1 x 13 x 0,25 ft
= 3,25 ft LD = 30, L
3
L
3
• 1 buah sharp edge entrance K = 0,5 = 2 x 30 x 0,25 ft
= 15,00 ft
LD = 25, L
4
• 1 buah sharp edge exit K = 1; LD = 47 = 1 x 25 x 0,25 ft
= 6,25 ft
L
5
T otal panjang ekuivalen ΣL
= L = 1 x 47 x 0,25 ft
= 11,75 ft
1
+ L
2
+ L
3
+ L
4
+ L = 71,25 ft
5
Universitas Sumatera Utara
Friksi Σf, Σf
= xgcxD
L x
fxV 2
2
Σ =
25 ,
17 ,
32 2
25 ,
71 00
, 3
015 ,
2
x x
x x
= 5,97 ft.lb
f
lb Kerja Pompa W,
m
f W
xgc V
V Z
Z P
P Σ
= +
− +
− +
− 2
2 1
2 1
2 1
Persamaan Bernouli
P
1
= P
2
, V
1
= V
2
= 0, Z
1
= 0 dan Z
2
-35,00 + W = 5,97 = 35,00
W
f
Daya, = 5,97 + 35,00 = 40,97 lb.ftjam
W
s
550
ρ
WfxQx
= =
550 79
, 71
15 ,
97 ,
40 x
x
= 0,80 hp Jika efisie
nsi pompa, η = 80 dan efisiensi motor, η
m
P = = 75
m
x Ws
η η
= 75
, 8
, 80
, x
= 1,33 hp Jadi digunakan pompa dengan daya 1,35 hp.
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN D PERHITUNGAN PERALATAN UTILITAS
LD-01. Bak Penampungan BP-01
Fungsi : Tempat menampung air dari sumur pompa
Jumlah : 1 unit
Spesifikasi :
1. Tipe : Bak beton
2. Bahan Konstruksi : Beton Massa air yang dibutuhkan untuk 1 hari,
= 1.291.015,67 kghari Volume,
= ρ m
=
3
53 ,
996 kghari
67 1.291.015,
m kg
= 1.295,51 m
3
Faktor keamanan, 20
hari
= 1+0,2 x 1.295,51 m
3
= hari
1.554,61 m
3
Direncanakan : Panjang bak = 3 x lebar bak
hari
Tinggi bak = 2 x lebar bak
Sehingga, volume : = p x l x t = l
1.554,61 = l
3 3
⇒
l = 11,58 m
Universitas Sumatera Utara
Maka, Panjang bak = 3 x 11,58 m = 34,75 m
Lebar bak = 11,58 m
Tinggi bak = 2 x 11,58 m = 23,16 m
LD-02. Klarifier KL-01
Fungsi : Sebagai tempat untuk memisahkan kontaminan-kontaminan
terlarut dan tersuspensi dari air dengan menambahkan alum yang menyebabkan flokulasi dan penambahan soda abu agar reaksi
alum dengan lumpur dapat terjadi dengan sempurna. Jumlah
: 1 buah Spesifikasi :
1. Tipe : continous thickener
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B Jumlah air yang diklarifikasi = 1.291.015,67 kghari
Reaksi : Al
2
SO
4 3
+ 6H
2
→ O
2AlOH
3
+ 3H
2
SO Jumlah Al
4 2
SO
4 3
BM Al yang tersedia = 2,9691 kghari
2
SO
4 3
Jumlah Al = 342 kgkmol
2
SO
4 3
adalah,
342 9691
, 2
= 0,0086 kmolhari Jumlah AlOH
3
2 x 0,0086 kmolhari = 0,0172 kmolhari yang terbentuk,
BM AlOH
3
= 78 kgkmol
Universitas Sumatera Utara
Jumlah AlOH
3
adalah,
78 0172
,
= 0,0002 kghari Sifat-sifat bahan Perry, 1997:
• Densitas AlOH
3
= 2.420 kgm
3
pada suhu 30 • Denssitas Na
C, tekanan 1 atm
2
CO
3
= 2.710 kgm Jumlah Na
3 2
CO
3
diperkirakan sama dengan jumlah AlOH
3
• Massa Na yang terbentuk.
2
CO
3
• Massa AlOH = 0,0002 kghari
3
Total massa = 0,0004 kghari
= 0,0002 kghari
• Volume Na
2
CO
3
420 .
2 0002
, =
= 8,2 x 10
-8
m • Volume AlOH
3
3
710 .
2 0002
,
= = 7,3 x 10
-8
m Volume total
= 1,56 x 10
3 -7
m • Denssitas partikel
=
3
7
10 56
, 1
0004 ,
−
x = 2.564,1025 kgm
3
3. Terminal Setting Velocity dari Hk. Stokes = 2,5641 grliter
Ut =
µ ρ
ρ 18
2
g x
D
s
− Ulrich, 1984
Dimana, D
= diameter partikel = 20 mikron = 0,002 cm Perry, 1997 ρ
= densitas air = 0,999 grliter ρ
s
μ = viscositas air = 0,007 grcm.s Kern, 1950
= densitas partikel = 2,5641 grliter
g = percepatan gravitasi = 980 grcm
2
Universitas Sumatera Utara
Sehingga setting velocity, Ut
= 007
, 18
980 999
, 5641
, 2
002 ,
2
x x
− = 0,04869 msek
4. Diameter Klarifier
D =
12 2
25 ,
CxKxm
Brown, 1978 Dimana,
C = kapasitas klarifier = 1.291.015,67 kghari 2.843.646,85
lbhari K
= konstanta pengendapan = 995 m
= putaran motor direncanakan 1,5 rpm D
= diameter klarifier, ft Maka diameter klarifier,
D =
12 2
5 ,
1 995
85 2.843.646,
25 ,
x x
= 17,88 ft Tinggi klarifier = 1,5 x D
H = 1,5 x 17,88 ft = 26,83 ft
Tinggi konis, h
= 0,33 x 26,83 ft = 8,85 ft
5. Waktu Pengendapan t
=
3600 0487
, 48
, 30
83 ,
26 3600
48 ,
30 x
x x
U Hx
t
=
= 4,66 jam
Universitas Sumatera Utara
6. Daya Klarifier Wk
= xt
xm D
xHx D
415 27
2 2
4
+ =
66 ,
4 415
5 ,
1 88
, 17
27 83
, 26
72 ,
17
2 2
4
x x
x x
+
= 36,73 hp
7. Tebal dinding klarifier Tekanan cairan dalam klarifier,
P = P operasi +
ρgh = 14,696 psi + 0,995 grcm
3
x 980 cms
2
= 14,696 psi + 3.554,948 dynecm x 364,5727 cm
= 14,7473 psi
2
Maka, t =
6 ,
Cxn P
fxE PxD
+ −
Brownell,1959
t = 7473
, 14
6 ,
85 ,
650 .
12 12
9739 ,
7 7473
, 14
x x
x x
− + 0,0125x10
t = 0,1313 in + 0,125 in =
dipilih tebal dinding standar 0,3 inchi
0,2563 in
LD-03. Sand Filter SF-01
Fungsi : menyaring kotoran-kotoran air dari klarifier
Jumlah : 1 buah
Universitas Sumatera Utara
Spesifikasi :
1. Tipe : silinder tegak dengan tutup segmen bola
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B Direncanakan volume bahan penyaring 0,3 dari volume tangki.
Media penyaring adalah : o
Lapisan I pasir halus o
Lapisan II antrasit o
Lapisan batu grafel Laju alir massa = 1.291.015,67 kghari = 2.843.646,85 lbhari
Sand filter yang dirancang untuk penampungan 1 hari operasi
3. Volume tangki Volume air,
= 2
, 62
85 2.843.646,
= 45.717,79 ft Faktor keamanan 10,
3
Volume tangki, = 1,1 x 45.717,79 ft
3
= 50.289,57 ft Sand filter
dirancang sebanyak 2 unit dengan kapasitas 25.144,79 ft
3
Direncanakan tinggi tangki, H = 2 x D
3
Volume = ¼
π x D
2
x H = ½ π x D 25.144,79
= ½ π x D
3
D =
3
3
14 ,
3 25.144,79
2x
= 25,21 ft = 7,68 m H
= 2 x 7,68 m = 15,37 m = 50,41 ft
Universitas Sumatera Utara
Tinggi total tangki, = 37,87 ft + 50,41 ft = 88,28 ft
4. Tekanan P
= P operasi + ρgh = 14,696 psi + 0,995 grcm
3
x 980 cms
2
= 14,696 psi + 7,3686 psi x 523,99 cm
= 22,0646 psi
5. Tebal Dinding t =
6 ,
Cxn P
fxE PxD
+ −
Brownell,1959
t = 0646
, 22
6 ,
85 ,
650 .
12 12
87 ,
37 0646
, 22
x x
x x
− + 0,0125x10
t = 0,2119 in + 0,125 in =
dipilih tebal dinding standar 0,35 inchi
0,3369 in
LD-04. Menara Air MA-01
Fungsi : Menampung air untuk didistribusikan sebagai air domestik dan air
umpan ketel Jumlah
: 1 buah Spesifikasi
: 1. Tipe
: silinder tegak dengan tutup segmen bola 2. Bahan Konstruksi : fiber glass
Universitas Sumatera Utara
Laju alir massa = 1.291.015,67 kghari = 2.843.646,85 lbhari Direncanakan untuk menampung air selama 1 hari.
Banyak air yang ditampung, =
9 ,
995 67
1.291.015, = 1.296,33 m
Faktor keamanan 10
3
Maka volume menara, = 1,1 x 1.296,33 m
3
= 1.425,96 m Didesain 4 tangki menara air dengan volume 356,49 m
3
Diambil tinggi tangki, H =
3
2 3
x D Volume
= ¼ π x D
2
x H = 1,1775 x D 356,49
= 1,1775 x D
3
D =
3
3
1775 ,
1 356,49
= 6,71 m = 22,03 ft
H =
2 3
x 6,71 m = 10,06 m = 33,02 ft
LD-05. Kation Exchanger KE-01
Fungsi : mengurangi kation dalam air
Bentuk : silinder tegak dengan tutup ellipsoidal
Bahan : carbon steel grade B
Jumlah air yang masuk KE = 126.387,34 kghari Volume air,
Vair = hari
ft hari
m 54
, 481
. 4
91 ,
126 9
, 995
126.387,34
3 3
= =
Universitas Sumatera Utara
Dari tabel 12-4. Nalco, 1958 diperoleh ukuran tangki sebagai berikut : a. Diameter tangki
: 5 ft b. Luas penampang
: 19,6 ft c. Jumlah penukar kation
: 1 unit
2
Resin
Total kesadahan : 3,3125 kg grainhari
Kapasitas resin : 20 kg grainft
Kapasitas regeneran : 2,3838 lbft
3
Tinggi resin, h : 2,1 ft
3
Regenerasi
Volume resin, V : h x A = 2,1 ft x 19,6 ft
2
= 41,16 ft Siklus regenerasi, t
: 30,1887 hari
3
Kebutuhan regeneran : 0,3948 kgregenerasi
Volume tangki, = Vair + Vresin = 4.481,54 + 41,16 ft
= 4.522,69 ft
3
Faktor keamanan 20 maka :
3
Volume tangki, Vt
= 1,2 x 4.522,69 = 5.427,24 ft
3
Vt = ¼ π D
2
Hs = Hs
ft x
x 55
, 276
5 14
, 3
4 24
, 427
. 5
2
=
Universitas Sumatera Utara
Tinggi tutup ellipsoidal : Diameter = 1 : 4 Hh = ¼ D
Hh = ¼ 5 = 1,25 ft H
T
Tekanan operasi, P = 14,696 psi = Hs + Hh = 276,55+ 1,25 ft = 277,79 ft 84,67 m
P hidrostatik = ρ g h =
psi x
x 15
, 39
745 ,
894 .
6 55
, 276
8 ,
9 9
, 995
=
Tekanan desain, P
desain
Penentuan tebal dinding tangki = 14,696 + 39,15 psi = 53,84 psi
• Bahan : carbon steel grade B
• Diameter tangki : 5 ft = 1,5 m
Maksimum allowed stress, f = 12.750 psi Brownell,1959
Effisiensi sambungan, E = 85 Brownell,1959
Faktor korosi, C = 0,0125 intahun Umur alat, n = 10 tahun
t =
6 ,
Cxn P
fxE PxD
+ −
Brownell,1959
t = 84
, 53
6 ,
85 ,
650 .
12 12
5 84
, 53
x x
x x
− + 0,0125x10
t = 0,30 in + 0,125 in =
dipilih tebal dinding standar 0,45 inchi
0,42 in
Universitas Sumatera Utara
LD-06. Anion Exchanger AE-01
Fungsi : Mengurangi anion dalam air
Bentuk : silinder tegak dengan tutup ellipsoidal
Bahan : carbon steel grade B
Jumlah air yang masuk AE = 126.387,34 kghari Volume air,
Vair = hari
ft hari
m 54
, 481
. 4
91 ,
126 9
, 995
126.387,34
3 3
= =
Dari tabel 12-4 Nalco, 1958 diperoleh ukuran tangki sebagai berikut : a. Diameter tangki
: 5 ft b. Luas penampang
: 19,6 ft c. Jumlah penukar kation
: 1 unit
2
Resin
Total kesadahan : 0,0636 kg grainhari
Kapasitas resin : 20 kg grainft
Kapasitas regeneran : 4,5 lbft
3
Tinggi resin, h : 0,6 ft
3
Regenerasi
Volume resin, V : h x A = 0,6 ft x 19,6 ft
2
= 11,76 ft Siklus regenerasi, t
: 1.572,3270 hari
3
Kebutuhan regeneran : 6,4967 kgregenerasi
Volume tangki, = Vair + Vresin = 4.481,54 + 11,76 ft
= 4.493,30 ft
3
Faktor keamanan 20 maka :
3
Universitas Sumatera Utara
Volume tangki, Vt
= 1,2 x 4.493,30 = 5.391,96 ft
3
Vt = ¼ π D
2
Hs = Hs
ft x
x 75
, 274
5 14
, 3
4 5.391,96
2
=
Tinggi tutup ellipsoidal : Diameter = 1 : 4 Hh = ¼ D
Hh = ¼ 5 = 1,25 ft H
T
Tekanan operasi, P = 14,696 psi = Hs + Hh = 274,75 + 1,25 ft = 276 ft 84,12 m
P hidrostatik = ρ g h =
psi x
x 87
, 39
745 ,
6894 276
8 ,
9 9
, 995
=
Tekanan desain, P
desain
Penentuan tebal dinding tangki = 14,696 + 39,87 psi = 54,56 psi
• Bahan : carbon steel grade B
• Diameter tangki : 5 ft = 1,5 m
Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi Brownell,1959
Effisiensi sambungan, E = 85 Brownell,1959
Faktor korosi, C = 0,0125 intahun Umur alat, n = 10 tahun
t = 6
, Cxn
P fxE
PxD +
− Brownell,1959
Universitas Sumatera Utara
t = 54,56
6 ,
85 ,
650 .
12 12
5 54,56
x x
x x
− + 0,0125x10
t = 0,30 in + 0,125 in =
dipilih tebal dinding standar 0,45 inchi
0,42 in
LD-07. Cooling Tower CT-01
Fungsi : mendinginkan air pendingin bekas
Jumlah : 1 unit
Jenis : mechanical induced draft
Laju alir massa air pendingin bekas = 1.864.857,29 kghari = 4.107.615,17 lbhari
Suhu air pendingin masuk = 30 C = 111,6
Suhu air pendingin keluar = 25 F
C = 102,6 Wet bulb
temperatur udara = 80 F
Dari fig. 12-14. Perry, 1997 diperoleh konsentrasi air 0,75 gpmft F
Laju alir air pendingin,
2
= 9
, 995
29 1.864.857,
= 1.872,53 m
3
hari = 0,52 m
3
= 0,52 m menit
3
menit x 264,17 gallonm = 137,41 gpm
3
Factor keamanan 20 Laju air pendingin,
= 1,2 x 137,41 gpm = 164,89 gpm Luas menara yang dibutuhkan,
Universitas Sumatera Utara
= 75
, 164,89
= 219,85 ft Diambil performance menara pendingin 90, dari fig. 12-15. Perry, 1997
diperoleh tenaga kipas 0,03 hpft
2
Daya yang diperlukan untuk menggerakkan kipas,
2
= 0,03 hpft
2
x 219,85 ft
2
Dimensi menara, = 6,59 hp
Panjang = 2 x lebar,
Lebar = tinggi
Maka, V
= p x l x t = 2 x l
1.872,53 = 2 x l
3
l =
3
3
2 1.872,53
= 9,78 m Sehingga,
Panjang = 19,56 m
Tinggi = 9,78 m
LD-08. Dearator DE-01
Fungsi : memanaskan air yang dipergunakan untuk air umpan boiler dan
menghilangkan gas CO
2
dan O Jumlah
: 1 unit
2
Bentuk tangki : silinder horizontal dengan tutup berbentuk ellipsoidal Temperatur air masuk : 25
C
Universitas Sumatera Utara
Temperatur air keluar : 90 Banyak air yang dipanaskan : 126.387,42 kghari
C
Densitas air : 995,9 kgm
3
Laju volumetrik, Perry, 1997
Q =
9 ,
995 126.387,42
= 126,91 m
3
Panas yang dibutuhkan hari
= m.c. ∆T
= 126,91 x 1 x 90-25 = 8.249,00 kkal Silinder berisi 75 air
Volume silinder, = 1,75 x 126,91 = 222,09 m
3
Silinder dirancang dengan ketentuan H = 2,5 x D V
s
= ¼ π x D
2
x H = ¼ π x D
2
x 2,5 x D = 1,9625 D V
3
h
3 3
2616 ,
12 D
D = π
= V
D
= V
s
+ V 222,09 = 1,9625 + 0,2616 D
h
D =
3
3
2241 ,
2 222,09
= 4,64 m H = 4,64 1,6398 m = 7,61 m
LD-09. Boiler B-01
Fungsi : memanaskan air hingga menjadi steam sebagai media pemanas
Tipe : ketel pipa api
Universitas Sumatera Utara
Diagram alir proses
Diagram alir proses secara keseluruhan dapat dilihat pada gambar :
Gambar LD.1. Diagram Alir Proses Pada Ketel Uap
Luas Perpindahan Panas
A=
T x
U Q
D
∆
A = Ni x a” x L Dimana :
A = Luas perpindahan panas ft
2
Q = Jumlah panas yang ditransfer = 7.686,23 Btujam U
D
= Koefisien perpindahan panas overall = 350 Btujam.ft
2
. Kern, 1965
F
∆T = Perbedaan temperatur ∆T = T
2
– T
1
Uap air keluar boiler steam, T
2
= 98 C 208,4
Air masuk boiler, T F
1
= 90 C 194
Ni = jumlah tube F
A” = luas permukaan tube per in ft ft
2
L = Panjang tube ft ft
Ketel Uap Uap
Asap
Blow Down Air
Bahan Bakar
Universitas Sumatera Utara
A =
2 2
52 ,
1 194
4 ,
208 .
. 350
7.686,23 ft
F x
F ft
jam Btu
jam Btu
= −
Digunakan OD tube = 1 in L = 20 ft
A” = 0,2618 ft
2
Jumlah tube, ft
Ni = ft
x ft
ft ft
20 2618
, 52
, 1
2 2
= 1 Dari ASTM Boiler Code, permukaan bidang pemanas = 10 ft
2
Daya boiler, 1hp
= 1,52 ft
2
x 1 hp10 ft = 0,15 hp
2
Dipilih boiler dengan daya 0,15 hp
LD-09. Pompa
Fungsi : Mengalirkan air ke bak penampungan
Type : Pompa sentrifugal
Laju alir massa, F
= 1.291.015,67 kgjam x 2,2046 lbkg x 2,7778 x 10
-4
= 31,2336 lbs jams
Densitas, ρ
= 62,2 lbft
3
Viskositas, Perry, 1997
µ = 8,9 cp x 6,7197 x 10
-4
Kecepatan aliran, lbft.s = 0,0059 lbft.s
Kern, 1965
Universitas Sumatera Utara
Q = ρ
F =
3
2 ,
62 2336
, 31
ft lb
s lb
= 0,502 ft
3
Perencanaan pompa : s
Diameter pipa ekonomis De dihitung dengan persamaan : De
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
= 3,9 0,502 Foust,1979
0,45
62,2 = 4,8936 in
0,13
Dipilih material pipa commercial steel 6 in schedule 40, dengan : • Diameter dalam ID
= 6,065 in = 0,5054 ft • Diameter luar OD
= 6,625 in = 0,5521 ft • Luas Penampang pipa A = 28,9 in
2
= 0,2007 ft
2
Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa, V
=
A Q
= 2007
, 502
,
= 2,5012 fts Sehingga,
Bilangan Reynold, N
Re
µ ρVD
= =
0059 ,
5054 ,
5012 ,
2 2
, 62
x x
= 14.040,6113 Material pipa merupakan bahan commercial steel maka diperoleh harga-harga
sebagai berikut : ε = 4,6 x 10
-5
m = 1,5092 x 10
-4
ft
Universitas Sumatera Utara
εD = 1,5092 x 10
-4
dari grafik 5-9. Mc.Cabe, 1999 diperoleh f = 0,017 ft0,5054 ft = 0,0002
Panjang eqivalen total perpipaan ΣL • Pipa lurus L
1
• 1 buah gate valve fully open LD = 13, = 25,888 ft
L
2
• 3 buah elbow 90 = 1 x 13 x 0,5054 ft
= 6,5702 ft LD = 30, L
3
L
3
• 1 buah sharp edge entrance K = 0,5 = 3 x 30 x 0,5054 ft
= 30,324 ft
LD = 25, L
4
• 1 buah sharp edge exit K = 1; LD = 47 = 1 x 25 x 0,5054 ft
= 12,635 ft
L
5
Total panjang ekuivalen ΣL = L = 1 x 47 x 0,5054 ft
= 23,754 ft
1
+ L
2
+ L
3
+ L
4
+ L = 25,888 + 6,5702 + 30,324 + 12,635 + 23,754 ft
5
= 99,1712 ft Friksi Σf,
Σf =
xgcxD L
x fxV
2
2
Σ =
5054 ,
17 ,
32 2
1712 ,
99 5012
, 2
017 ,
2
x x
x x
= 0,3243 ft.lb
f
lb Kerja Pompa W,
m
f W
xgc V
V Z
Z P
P Σ
= +
− +
− +
− 2
2 1
2 1
2 1
Persamaan Bernouli
P
1
= P
2
, V
1
= V
2
= 0, Z
1
= 0 dan Z
2
-25,888 + W = 0,3243 = 25,888
Universitas Sumatera Utara
W
f
Daya, = 0,3243 + 25,888 = 26,2123 lb.ftjam
W
s
550
ρ
WfxQx
= =
550 2
, 62
502 ,
26,2123 x
x
= 1,4881 hp Jika efisiensi pompa, η = 80 dan efisiensi motor, η
m
P = = 75
m
x Ws
η η
= 75
, 8
, 1,4881
x = 2,4802 hp
Jadi digunakan pompa dengan daya 2,5 hp.
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI
LE-1. Modal Investasi Tetap 1.
Modal Investasi Tetap Langsung MITL 1.1.
Biaya Tanah Lokasi Pabrik
Harga tanah untuk lokasi pabrik diperkirakan Rp. 350.000 m
2
Luas tanah seluruhnya 11.050 m KIM, 2007
Harga tanah seluruhnya = 11.050 m
2 2
x Rp. 350.000m = Rp. 3.867.500.000,-
2
Biaya perataan tanah diperkirakan 5 dari harga tanah seluruhnya Timmerhaus, 1991.
= 0,05 x Rp. 3.867.500.000,- = Rp. 193.375.000,-
Total biaya tanah = Rp. 3.867.500.000,- + Rp. 193.375.000,-
= Rp. 4.068.875.000,-
Universitas Sumatera Utara
1.2. Perincian Harga Bangunan
Kategori