T
1
= Temperatur standart 25
o
C
o
m = Laju aliran massa gas
kgs c
p
= Kalor spesifik tekanan konstan kJkg
o
K Sehingga
c
p
= 298
1373 .
003 ,
1 73
, 2330
− = 2,16 kJkg
o
K k = c
p
c
v
, dan R = c
p -
c
v
, maka R = c
p
– c
p
k R = 2,16 – 1,264 = 0,536 kJkg
o
K maka
o
V = 107
, 133
1373 .
536 ,
. 003
, 1
= 5,55 m
3
s
Sehingga ρ =
o o
V m
= 0,181 kgm
3
Kecepatan aliran gas berdasarkan luas penampang sisi masuk, d = 0,75 m maka v
=
o
V A , A = 0,442 m
2
= 12,56 ms
3.1.2 Excess Air Blower
Untuk mendistribusikan gas ke cerobong asap digunakan blower, blower yang digunakan adalah blower sentrifugal
Kapasitas : 30 m
3
menit : 0,5 m
3
s Diameter sisi keluaran 3
”
………………………………………......………Data
o
m = ρ
o
V ,
C T
udara
o
30
ρ = 1,1514 kgm
3
Universitas Sumatera Utara
0, 0642 m
1 2
0,5 m 0,5 m
1,608 m 0,
75 m
h
o
m = 1,1514.0,5 = 0,576 kgs
berdasarkan konstruksi bagian sisi masuk udara pada scrubber, diambil dari gambar 2.2
Gambar 3.2 Bagian Sisi Masuk Udara dari Excess Air Blower
Kecepatan udara pada sisi keluaran blower adalah
v
out
=
A V
o
dimana A =
2
4 d
π , d = 0,0642 m
A = 0,00324 m
2
v
out
= 00324
, 5
, = 154,32 ms
Universitas Sumatera Utara
Tekanan udara pada sisi keluar blower berdasarkan ΔP
Blower
, maka dengan kenaikan tekanan melintasi blower
Berdasarkan W
sf
=
f o
P v
m η
∆ ……………………………………………Lit. 5, Hal. 99
Keterangan W
sf
= Daya blower W
o
m = Laju aliran massa kgs
η
f
= Efisiensi blower diambil 90
ΔP = Kenaikan tekanan melintasi blower Pa v = volume spesifik fluida
m
3
kg berdasarkan
C T
udara
o
30
ρ = 1,1514 kgm
3
, v = 0,869 m
3
kg
Maka ΔP =
869 ,
. 576
, 9
, .
4 ,
= 0,18 kPa Sehingga tekanan fluida keluar
Berdasarkan ΔP = P
out
– P
in
, dengan P
in
tekanan udara luar = 101,301 kPa P
out
= 101,481 kPa Tekanan merata pada titik 2, berdasarkan
P
2
= P
1
+
2 1
ρ v
1 2
– v
2 2
+ ρgh …………………………..…….…Lit. 6, Hal. 22
Kecepatan aliran udara pada titik 2, berdasarkan
v
2
=
2
A V
o
dimana A
2
=
2
4 d
π , d
= 0,75 m A
2
= 0,442 m
2
v
2
= 442
, 5
, = 1,131 ms
Universitas Sumatera Utara
h, berdasarkan konstruksi h = 0,5-0,752 + 0,5-0,0381
= 0,5869 m maka:
P
2
= 101481 +
2 1
1,1514 154,32
2
-1,131
2
+ 1,1514.9,81 -0,5869 = 115,183 kPa
3.1.3 Air Distribusi
Air didistribusikan oleh pompa dari tangki tampung, ketinggian air pada tangki 1m dengan kapasitas pompa 10 galonjam yang didistribusikan melalui pipa berukuran
1 inchi seperti terlihat pada gambar berikut ini
Gambar 3.3 Skema Aliran Air Distribusi
o
V = 10 galonjam ………………………………………………………….Data = 10.
60 1
.6,309.10
-5
m
3
s = 1,052.10
-5
m
3
s Sehingga laju aliran massa air distribusi
o
m = ρ
o
V ,
C T
air
o
30
ρ = 996 kgm
3
Pipa 1inchi
2,4 m
1 m
Δz
Universitas Sumatera Utara
o
m = 996.1,052.10
-5
= 0,0105 kgs Dengan kecepatan aliran fluida pada pipa berdasarkan luas penampang pipa,
berdasarkan standart
ASMEANSI B36.19
schedule 40 …………………………..Lamp.2 d
o
= 33,401 mm, d
i
= 26,645 mm sehingga luas penampang sisi bagian dalam pipa
A
i
=
2
4
i
d π
= 0,56.10
-3
m
2
v
i
=
i o
A V
=
3 5
10 .
56 ,
10 .
052 ,
1
− −
= 1,88.10
-2
ms Pada ujung pipa terpasang nozzle, konstruksi dan ukuran nozzle yang terpasang
diperlihatkan pada gambar berikut
Gambar 3.4 Nozzle Air Distribusi Dengan ukuran nozzle
d
in
= 5 mm d
out
= 10 mm ……………………………………………………………….Data maka luas penampang sisi masuk dan keluaran nozzle
A
1
=
2
4
in
d
π = 1,96.10
-5
m
2
Nozzle Adapter
Universitas Sumatera Utara
A
2
=
2
4
out
d
π = 7,85.10
-5
m
2
Selisih tekanan melintasi pompa ΔP = 1,1 kgcm
2
…………………………………………………………...Data ΔP = 1,1.98,07
= 107,877 kPa P
2
– P
1
= 107,877 kPa P
2
= P
1
+ 107,877 kPa Tekanan fluida pada sisi masuk pompa berdasarkan kecepatan aliran pada pipa
sisi masuk pompa, dimana ukuran pipa pada sisi masuk adalah sama dengan ukuran pipa pada sisi keluaran
d
in
= d
out
= 26,645 mm Karena perubahan suhu atau volume melintasi pompa diasumsikan kecil atau
boleh diasumsikan konstan, maka
1 o
V =
2 o
V =
o
V Maka, kecepatan fluida pada sisi masuk pompa berdasarkan
1 o
V A
1
=
2 o
V A
2
, dimana, A
1
= A
2
Sehingga, v
1
= v
2
= v = 1,88.10
-2
ms
Gambar 3.5 Tangki Air Distribusi 1,88.10
-2
ms 1m
Air Pipa 1 inchi
Referensi
Universitas Sumatera Utara
Tekanan fluida pada pipa sisi masuk berdasarkan P =
γ H – v
2
2g – z ………………………………………...…..Lit. 6, Hal.23 Keterangan:
P : Tekanan fluida
kPa γ
: Berat spesifik kNm
3
,
C T
air
o
30
γ = 9,77 kNm
3
Lamp. 3 v
: Kecepatan aliran fluida ms
maka P = 9,771 – 1,88.10
-2 2
2.9,81 – 0 = 9,77 kPa
Sehingga tekanan fluida pada bagian sisi keluaran pompa adalah P
2
– P
1
= 107,877 kPa P
2
= 107,877 + 9,77 = 117,647 kPa
tekanan fluida pada ujung pipa berdasarkan P
2 ’
= P
2
+
2 1
ρ v
1 2
– v
2 2
+ ρgh……………………………..….…Lit. 6, Hal. 22
dengan kondisi pada pipa dimana kecepatan fluida pada pipa konstan, maka P
2
’= P
2
+ ρgh
C T
air
o
30
ρ = 996 kgm
3
…..……..lamp. 3 = 117647 + 996.9,81.-2,4
= 94,197 kPa Tekanan fluida pada sisi masuk nozzle adalah tekanan pada kondisi stagnasi
P
s
= P
1 2
2 1
1
−
− +
k k
o
k M
, M
o
= v
o
a
o
……………...…………..Lit. 4, Hal. 835
Universitas Sumatera Utara
Keterangan P
s
= Tekanan fluida pada titik stagnasi kPa
P = Tekanan awal fluida
kPa M = Bilangan mach
v = Kecepatan ms
a = Kecepatan suara ms
berdasarkan, k = c
p
c
v
dan c
p
– c
v
= R R
air
= 0,4615 kJkg
o
K……………………………………………….Lamp. 5 c
p
= 4,18 kJkg
o
K Maka
k =
R c
c
p p
−
= 4615
, 18
, 4
18 ,
4 −
= 1,124 kJkg
o
K M
o
= v
o
a
o
,dimana a
o
= kRT =
273 30
. 5
, 461
. 124
, 1
+
= 396,45 ms = 1,88.10
-2
396,45 = 4,74.10
-5
P
s
= 94197
1 124
, 1
124 ,
1 2
5
2 1
124 ,
1 10
. 74
, 4
1
− −
− +
= 94,197 kPa Temperatur pada kondisi stagnasi
T
s
= T
1
+
p
c v
2
2 1
…………………………………..…………….....Lit. 4, Hal 834 Keterangan
T
s
= Temperatur pada titik stagnasi
o
K T
1
= Temperatur awal
o
K
Universitas Sumatera Utara
v
1
= Kecepatan awal ms
c
p
= Kalor spesifik tekanan konstan kJkg
o
K c
p
air pada T 30
o
C = 4,18 kJkg
o
K maka
T
s
= 303 + 4180
. 2
10 .
88 ,
1
2 2
−
= 303
o
K Kondisi fluida pada sisi masuk nozzle
P
1
= P
s
= 94,197 kPa v
1
=
o
V A , dimana A
in
= 1,96.10
-5
m
2
= 1,052.10
-5
1,96.10
-5
= 0,537 ms M
a1
= v
1
a
1
, a
1
=
1
kRT
=
303 .
5 ,
461 .
124 ,
1
= 396,45 ms = 0,537396,45
= 0,0014
Gambar 3.6 Kondisi pada Nozzle Kecepatan fluida pada titik 2 berdasarkan luas penampang
v
2
=
o
V A
out
, dimana A
out
= 7,85.10
-5
m
2
= 1,052.10
-5
7,85.10
-5
= 0,134 ms Shock wave
2 1
Universitas Sumatera Utara
untuk sisi diverging
2 1
1 2
1 1
2 2
2 1
1 2
− +
− +
= k
M k
M T
T
a a
………………………………………….Lit. 4, Hal 855 M
a2
= v
2
a
2
, a
2
=
2
kRT
=
303 .
5 ,
461 .
124 ,
1
= 396,45 ms = 0,134396,45
= 0,00034 T
2
T
1
= 0,998 T
2
= 303.0,988 = 302,4
o
K Berdasarkan
1 2
P P
=
2 2
2 1
1 1
a a
kM kM
+ +
……………………………………………......Lit. 4, Hal. 855
P
2
= 94,197
+
+
2 2
00034 ,
124 ,
1 1
0014 ,
124 ,
1 1
= 94,1972 kPa Maka dari data hasil perhitungan diatas, kondisi fluida-fluida yang bersiklus
pada scrubber adalah Tabel 3.1 Kondisi fluida-fluida yang bersiklus pada scrubber
No Fluida
o
m ρ
o
V T
P v
kgs kgm
3
m
3
s
o
C kPa
ms 1
Gas Buang Insinerator
1,003 0,181
5,55 1100
133,107 12,56 2
Excess Air Blower
0,576 1,1514
0,5 30
115,183 1,131 3
Air Distribusi 0,0105
996 1,052.10
-5
29,4 94,197 0,134
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
BAB 4 ANALISA PERFORMANSI
