Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010.
Daya pompa; P = Q ×
ρ × Wf = 0,3312
ft
3
detik × 83,7107 lbft
3
× 221.0598 ft lbflbm = 6128,8797 lb ftdetik550 = 11,1434 HP
Efesiensi pompa = 80 Maka daya aktual motor; P
m
= 0,8
HP 11,1434
= 13,9292 HP = 14 HP
5. Pompa Air P-103
Fungsi : Memompakan air ke tangki hidrolisa
Kondisi operasi :
Temperatur : 30
o
C. Tekanan
: 1atm Perhitungan
: Laju alir bahan masuk
= 205562,9781 kgjam = 125,8844 lbdetik Densitas ;
ρ = 998,23 kgm
3
= 62,1778 lbft
3
Viskositas, µ
= 0,8 cp = 5,38 × 10
-4
lbmft detik Perry,1999
Laju alir volumetrik; Q = ρ m
=
3
lbft 62,1778
lbdetik 125,8844
= 2,0245 ft
3
detik
a. Perencanaan pompa
Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004 ID
op
= 3,9 2,0245
0,45
62,1778
0,13
= 9,1640 in Dipilih pipa 8 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1965
Diameter Luar; OD = 8,625 in
Diameter dalam; ID = 7,981 in = 0,6650 ft Luas penampang; A = 50 in
2
= 0,3472 ft
2
Kecepatan laju alir; v = A
Q =
2 3
ft 0,3472
detik ft
2,0245 = 5,8309 ftdetik
b. Bilangan Reynold
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
ID ×
×
Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010.
= ik
lbmft.det 10
5,38 det
8309 ,
5 6650
, lbft
62,1778
4 -
3
× ×
× ik
ft ft
= 448136,4965 2100 aliran turbulen Untuk pipa commercial steel,
ε = 0,00015 ft Kekasaran relatif =
00023 ,
6650 ,
00015 ,
= =
ID ε
Geankoplis, 2003 Untuk aliran turbulen, f =
0031 ,
5 448136,496
079 ,
079 ,
25 ,
25 ,
= =
e
NR
c. Menentukan panjang ekivalen pipa, L
∑ Direncanakan sistem perpipaan sebagai berikut :
Sistem perpipaan LD
L ft
1. Panjang pipa lurus
2. Sambungan pipa
- 2 buah elbow standar 90 - 1 buah gate valve fully open
- Penyempitan mendadak, K = 0,5 - Pembesaran mendadak, K = 1,0
13 30
27 51
20
8,645 39,9
17,955 33,915
Total panjang pipa ekivalen,
L Σ
120,415
Faktor kerugian karena kehilangan energi; F
∑ F
∑ = gcD
L fv
2 4
2
∑
= ft
ik lbf
ft lbm
ft 6650
, det
. .
174 ,
32 2
415 ,
120 ftdetik
8309 ,
5 0031
, 4
2 2
× ×
× ×
= 1,1863 ft lbflbm
Tinggi pemompaan
∆
Z = 20 ft Dari persamaan Bernoulli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010.
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆
α
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernoulli menjadi;
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
= 20 ft ×
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 1,1863 ft lbflbm = 21,9893 ft lbflbm
Daya pompa; P = Q × ρ × Wf
= 2,0245 ft
3
detik × 62,1778 lbft
3
× 21,1863 ft lbflbm = 2666,9169 lb ftdetik550 = 4,8489 HP
Efesiensi pompa = 80 Maka daya aktual motor; P
m
= 0,8
HP 4,8489
= 6,0611 HP = 6 HP
6. Reaktor R-101
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi hidrolisa antara sukrosa dengan air
untuk menghasilkan glukosa Data :
Kondisi penampungan : Temperatur = 40
o
C
Tekanan = 1 atm
Waktu hidrolisa : 1 jam
Tabel LC-3 Komposisi pada R-101
Komponen F; kgjam
Densitas;kgm
3
V; m
3
jam X
i
Glukosa 10544,03
1544,00 6,8290
0,048 Sukrosa
16612,921 1588,00
10,4615 0,075
Air 194853,00
998,23 195,1985
0,877
Total 222009,9514
212,4890 1,000
Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010.
Densitas , ρ
camp
=
3 3
3
2275 ,
65 8067
, 1044
4890 ,
212 9514
, 222009
ft lb
m kg
jam m
jam kg
= =
Reaksi yang terjadi : ½ C
12
H
22
O
11
+ ½ H
2
O 2C
6
H
12
O
6
A B
F
A0
=
jam kmol
5757 ,
48 342
921 ,
16612 =
C
A0
=
3
2286 ,
4890 ,
212 5757
, 48
m kmol
= Dari persamaan koefisien reaksi diperoleh C
A0
= C
B0
-r
A
= waktu
laru vol
terurai yang
A mol
× tan
Pers.3. levenspil, 1984
= jam
m kmol
jam jam
m jam
kmol
3 3
0011 ,
4890 ,
212 2286
, =
× Menghitung Volume Reactor
V = F
A0 A
A
r x
− ∆
levenspil,1984
V = 0,2286 kmoljam . jam
m kmol
. 0011
, 1
3
Bahan – bahan yang tidak bereaksi juga harus diperhitungkan volumenya Glukosa awal
= 10544,03 kgjam Air
= 194853 – 0,2286 18 = 194848,8852 kgjam
Total = 10544,03 + 194848,8852 = 205392,9152 kgjam
Volume bahan yang tidak bereaksi; =
3
kgm 1044,8067
kgjam 2
205392,915 = 196,5846 m
3
Volume total = 207,8181 m
3
+ 196,5846 m
3
= 404,4027 m
3
Faktor keamanan, fk = 20
Volume Reaktor , V
T
= 1 + fk × V
t
V
T
= 1 + 0,2 ×404,4027 m
3
= 485,2832 m
3
b. Diameter tangki, D
T
dan tinggi tangki, H
T
Direncanakan tinggi silinder; H
s
D
t
= 1
Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010.
Volume tangki; Vt =
Hs Dt
2
4 1 π
485,2832 m
3
=
Dt Dt
2
14 ,
3 4
1
485,2832 m
3
= 0,785 Dt
3
Diameter tangki; Dt = 8,5187 m
= 27,9481 ft Jari – jari tangki, R
=
2 m
8,5187
= 4,2593 m = 167,6886 in Tinggi tangki; Hs
= 8,5187 m = 27,9481 ft
Tinggi elipsoidal; H
h
= 2
4 1
× 8,5187 = 4,2513 m
Tinggi tangki total; H
T
= 8,5187 m + 4,2513 m = 12,77 m = 41,8958 ft Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +
144 1
− Hs
ρ
Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi
Ph = 14,7 Psi +
144 1
ft 27,9481
65,2275
3
− ft
lb = 26,8613 Psi
Faktor keamanan ; Fk = 20 Tekanan disain; Pd
= 1,2 × 26,8613 Psi = 32,2336 Psi Tebal silinder, ts
= nc
P SE
R x
P +
− 6 ,
Dimana; P = Tekanan disain
S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi E = Efesiensi sambungan; 80
n = Umur alat 10 tahun c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun
ts = tahun
in tahun
01 ,
10 Psi
2336 ,
32 6
, 0,8
psi 18.750
in 6886
, 167
Psi 32,2336
× +
× −
× ×
= 0,4608 in Digunakan silinder dengan ketebalan ½ in
Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama.
Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010.
Tangki ini menggunakan pengaduk untuk mempercepat proses pencampuran, jenis pengaduk yang digunakan adalah propeler, dengan ketentuan;
4 ,
4 1
, 5
1 ,
3 ,
= =
= =
E D
Da L
Da W
Dt Da
Dimana: Dt
= diameter tangki ft Da
= diameter pengaduk = 0,3
× D
t
= 0,3 ×27,9481 = 8,3844 ft
W = lebar pengaduk
= 15 × D
a
= 15 ×8,3844 = 1,6768 ft
L = panjang daun pengaduk
= ¼ × D
a
= ¼ × 8,3844 = 2,0961 ft
E = jarak pengaduk dari dasar = ¼
× D
t
= ¼ × 27,9481 = 6,9870 ft
Daya yang dibutuhkan untuk melakukan pengadukan; P
=
550
5 3
× gc
Da n
K
camp T
ρ
Dimana; K
T
= konstanta pengaduk 6,3 n
= kecepatan pengadukan 60 rpm = 1 rps gc
= konstanta gravitasi 32,174 lbm ftlbf detik
2
Sehingga daya; P =
550 det
174 ,
32 65,2441
8,3844 1
3 ,
6
2 3
5 3
× ik
lbf ft
lbm ft
lb ft
rps
= 962,4406 HP Efesiensi motor 80;
P
m
= 0,8
962,4406 = 1203,0509 HP
Coil Pemanas
Jenis : Single Helix Diambil data :
IPS = 1 in
Schedulle = 40
OD = 8,625
= 0,11 ft ID
= 7,981 in = 0,6650
Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010.
Cp
larutan
= Cp
air
× + Cp
gluk
× + Cp
sukrosa
× = 1 Btulb.
o
F ×29,91 + 0,275 Btulb.
o
F ×27,21 +
0,301 Btulb.
o
F ×42,88
= 0,5029 Btulb.
o
F Konduktifitas larutan pada suhu 40
o
C K = Cp
air
× + Cp
gluk
× + Cp
sukrosa
× = 0,346 Wm.
o
C ×29,91 + 0,09 Wm.
o
C ×27,21 +
0,091 Wm.
o
C ×42,88
= 0,1669 Wm.
o
C ×1,7307 Btuftjam.
o
F = 0,2890 Btuftjam.
o
F Bilangan Reynold, NR
e
= det
. 10
04 ,
6 2275
, 65
3844 ,
8 1
. .
4 3
2 2
ft lb
ft lb
ft rps
Da n
−
× ×
× =
µ ρ
= 759167,7898 Maka diperoleh, JH = 500
Fig. 28 Kern 1965 ho = JH. k. ID
-1 3
1 3
1
k Cp
µ ×
= 500 ×0,2890 Btuftjam.
o
F ×0,6650
-1
× F
o
. Btuft.jam
0,2890 lbft.jam
2,7416 F
Btulb. 5029
,
13 o
×
= 2629,1964 Btujam.ft
2
.
o
F hi =
× =
× 0874
, 11
, ho
ID OD
2629,1964 Btujam.ft
2
.
o
F = 3309,0573 Btujam.ft
2
.
o
F U
c
= =
+ ×
hi ho
hi ho
2.oF Btujam.ft
3309,0573 2.oF
Btujam.ft 2629,1964
2.oF Btujam.ft
3309,0573 2.oF
Btujam.ft 2629,1964
+ ×
= 1465,1043 Btujam.ft
2
.
o
F Asumsi Rd = 0,005
hd = 200
005 ,
1 1
= =
Rd U
D
=
= +
× hd
Uc hd
Uc
2.oF Btujam.ft
200 2.oF
Btujam.ft 1465,1043
2.oF Btujam.ft
200 2.oF
Btujam.ft 1465,1043
+ ×
= 175,9774 Btujam.ft
2
.
o
F T
1
= 40
o
C = 104
o
F
Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010.
T
2
= 130
o
C = 266
o
F Q = 3058397,343 kkal
Btu kkal
Btu 57
, 12128796
252 ,
1 =
×
A = F
F ft
jam Btu
Btu T
U Q
o o
D
162 .
. 9774
, 175
57 ,
12128796
2
× =
∆ ×
= 425,4473 ft
2
External Surface 1 in,IPS, Schedulle 40 = 0,262 ft
2
ft Tabel 10, Kern 1965
Luas lilitan =
π
×
3,5
×
0,262 ft
2
ft = 2,88 ft
2
Banyak lilitan =
72 ,
147 88
, 2
4473 ,
425
2 2
= ft
ft lilitan
= 148 lilitan Panjang Coil
= Surface
External A
= ft
ft ft
ft 8446
, 1623
262 ,
4473 ,
425
2 2
= = 494,9538 m
7. Pompa Reaktor P-104
Fungsi : Untuk mengalirkan produk R-01 ke ST-01
Kondisi operasi : Temperatur = 30
o
C
Tekanan = 1 atm
Perhitungan: Laju alir bahan masuk
= 222009,9514 kgjam = 135,9564 lbdetik Densitas ;
ρ = 1044,8067 kgm
3
= 65,22751 lbft
3
Viskositas, µ
= 0,9 cp = 6,04 × 10
-4
lbmft detik Perry,1999
Laju alir volumetrik; Q = ρ m
=
3
lbft 65,2275
lbdetik 135,9564
= 2,0843 ft
3
detik
a. perencanaan pompa
