= 25,8048 lb Berat gear W
3
W
3
= π4 x Dg
2
– D
2
x b x ρ
Dimana : Dg = Diameter gear = 10 ft = 120 in Do = Diameter luas gear = 3,312 ft
b = lebar permukaan gear = 7,9618 in = 0,6635 ft ρ = densitas cast iron = 450 lbft
3
perry, ed.6 tabel 3-118, hal.3-95
W
3
= π4 x 10
2
– 3,312
2
ft
2
x 0,6635 ft x 450 lbft
3
= 20867,1276 lb Berat umpan W
4
W
4
= Berat umpan masuk rotary dryer = 4366,7028 lb
Berat material W
5
W
5
= 2 x π4 x Dr
2
– D
2
x b x ρ
Dimana : Dr = Dg = Diameter dinding ring = 10 ft W
5
= 2 x π4 x 10
2
– 3,312
2
ft
2
x 0,6635 ft x 450 lbft
3
= 41734,2551 lb Maka W total =
W total = W
1
+ W
2
+ W
3
+ W
4
+ W
5
W total = 1036,1980 + 25,8048 + 20867,1276 + 4366,7028 + 41734,2551 lb W total = 68030,0883 lb
g. Menentukan Tenaga Yang Diperlukan Untuk Memutar rotary Dryer
Hp =
[ ]
100.000 Wt
0,33 Wt
D 0,1925
W Do
4,75 N
× +
× ×
+ ×
× ×
Dimana : N = putaran rotary dryer = 3,8828 rpm W = berat umpan = 4366,7028 lb
D = diameter riding ring = 5 ft Wt = berat total = 68030,0883 lb
Do = diameter luar shell = 6,5616 ft
Universitas Sumatera Utara
Maka :
[ ]
100.000 0883
, 8030
6 0,33
0883 ,
8030 6
ft 5
0,1925 7028
, 4366
ft 6,5616
4,75 3,8828
Hp ×
+ ×
× +
× ×
× =
Hp = 8,6986 Hp ≈ 9 Hp
h. Menentukan Putaran pada Reducer
Putaran gear drive = 38,5076 rpm Dipilih motor dengan putaran = 200 rpm
Untuk menghitung putaran reducer, digunakan persamaan : i =
3 1
2 1
N N
N N =
Dimana : i = perbandingan putaran
N
1
= putaran motor N
2
= putaran reducer N
3
= putaran gear drive Sehingga :
N
2 2
= N1 x N3 = 200 x 38,5076
= 7701,52 N
2
= 87,7583 rpm Maka : i =
7583 ,
87 200
= 2,2789 rpm
DIMENSI ALAT : f. Silinder Shell
Jenis : silinder horisontal
Diameter : 6,5616 ft
Panjang : 34,8779
Tebal : 316 in
Kecepatan putar : 3,8828 rpm Waktu tinggal
: 0,5 jam
Universitas Sumatera Utara
Tenaga putar : 9 Hp
Bahan konstruksi : High alloy steel SA-240 Grade O tipe 405 Jumlah
: 1 buah
g. Corong Pemasukan Hopper
Bentuk : kerucut terpancung
Diameter luar : 2 ft in
Diameter dalam : 0,5 in Tinggi
: 1,5026 ft Jumlah
: 1 buah
h. Sudu – sudu Flight
Jenis : flight 90
o
lip flight Jarak antar flight : 5,5833 ft
Tinggi : 0,5648 ft
Jumlah : 7 buah
i. Roda Gigi Gear
Jumlah gigi : 189 buah
Diameter : 2,02 ft
Kecepatan putar : 38,5076 rpm Bahan konstruksi : cast iron
Safe strenght : 12060,3968 lb
Pitch line velocity : 243,8429 ftmenit Daya motor
: 90 Hp
j. Gigi Penggerak Pinion
Jumlah gigi : 38 buah
Diameter : 24,2 in
Bahan konstruksi : cast iron Safe strength
: 10620,5396 lb Pitch line velocity : 243,8429 ftmenit
Daya motor : 79 Hp
Universitas Sumatera Utara
21. BELT CONVEYOR J-131
Fungsi : untuk mengangkut produk dari centrifuge ke rotary dryer
Perhitungan :
Kapasitas = 3961,4468 kgjam = 8733,4056 lbjam = 3,9614 tonjam Kapasitas belt yang ditetapkan = 14 tonjam
Lebar = 3,3 ft
Panjang = 32 ft
Slope = 20
° Menentukan power motor :
HP = 990
Z x
T Ws
03 ,
T L
L F
o
∆ +
+ +
Brown, G.G, hal : 57 Dimana : F = faktor friksi = 0,05 untuk plan bearing
L = panjang conveyor ft L
o
= 100 ft untuk plan bearing S = kecepatan bucket
T = rate material tonjam ∆Z = kenaikan elevasi material = 6m = 20ft
W = berat bagian yang bergerak = 1 lbin lebar = 39,6 lbin lebar Sehingga :
HP = 990
20 14
6 ,
39 100
03 ,
14 100
32 05
, ×
+ ×
× +
+
HP = 1,1682 HP Digunakan efisiensi motor = 80, maka :
Power motor = 80
1,1682 = 1,4602 HP
≈ 2 HP
Spesifikasi alat :
Nama : Belt Conveyor
Fungsi : Untuk mengangkut produk dari centrifuge
ke Rotary Dryer Type
: Flat belt 20 ° idler
Bahan Konstruksi : reinforced rubber Panjang L
: 32 ft = 384 in Lebar
: 3,3 ft = 39,6 in
Universitas Sumatera Utara
Kecepatan : 100 ftmenit
Power motor : 2 Hp
Jumlah : 1 buah
22. FILTER UDARA H-132
Fungsi : Menyaring debu yang terdapat dalam udara Tipe : dry filter
Perhitungan :
Udara kering yang dibutuhkan = 1007,0983 kgjam Suhu udara masuk = 30
°C ρ udara 30°C = 1,1676 kgm
3
= 0,07289 lbft
3
Geankoplis, App.3-3 Rate volume udara =
udara dibutuhkan
yang ing
ker udara
ρ
=
3
kgm 1,1676
kgjam 1007,0983
= 862,9805 m
3
jam = 507,9072 ft
3
menit Berat debu dalam udara = 1 gr1000 ft
3
Perry’s edisi 6, Tabel 20-39 Berat debu dalam udara proses =
menit ft
9072 ,
507 ft
1000 gr
1
3 3
×
= 0,5079 grainsmenit Dari Perry’s edisi 6 tabel 20 – 38, hal 20-43 didapat :
Ukuran dry filter = 24 x 24 ft Kapasitas 1 filter = 5000 ft
3
menit, sehingga : N =
menit ft
5000 menit
ft 507,9072
3 3
= 0,1016 ≈ 1 buah
Sehingga dibutuhkan 1 buah dry filter.
Spesifikasi Peralatan :
Nama : Filter udara
Fungsi : Menyaring debu yang terdapat dalam udara Type
: Dry filter Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-135 grade M
Kapasitas : 5000 ft
3
menit
Universitas Sumatera Utara
Rate volume udara : 507,9072 ft
3
menit Ukuran
: 24 x 24 ft Jumlah
: 1 buah
23. BLOWER G-133
Fungsi : Menghembuskan udara menuju rotary dyer Tipe : Centrifugal blower
Perhitungan :
Rate udara = 1007,0983 kgjam = 2220,2489 lbjam = 37,0041 lbmenit Suhu udara masuk = 30
°C = 86°F ρ udara 30°C = 1,1676 kgm
3
= 0,07289 lbft
3
Geankoplis, App.3-3 Rate volumetrik udara =
udara
ρ dibutuhkan
yang kering
Udara
=
3
lbft 0,07289
lbjam 2220,2489
= 30458,7721 ft
3
jam = 507,6462 ft
3
menit Menentukan daya blower :
Hp = 33000
P P
x Q
x 144
2 1
− Perry,s edisi 6, hal 14-13
Dimana : Hp = daya blower yang dibangkitkan Hp
Q = rate volumetric udara masuk ft
3
menit P
1
– P
2
= beda tekanan dalam blower = 0,5 – 10 lbin
2
Perry,s edisi 5, hal 6-20 Maka :
Daya blower =
33000 lbin
0,5 x
menit ft
507,6462 x
144
2 3
= 1,3291 Hp η motor = 85 Peter and Timmerhaus, hal 521
Daya motor =
85 ,
1,3291
= 1,5637 Hp ≈ 2 Hp
Spesifikasi Peralatan :
Nama : Blower
Universitas Sumatera Utara
Fungsi : Menghembuskan udara menuju Rotary Dryer
Type : Centrifugal blower
Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-240 grade M Type 316 Power motor
: 2 Hp Jumlah
: 1 buah
24. HEATER UDARA E-134
Fungsi : memanaskan udara sebelum masuk Rotary Dryer Type : Shell and Tube
Faktor kekotoran Rd gabungan minimal = 0,003 Btujam.ºF ΔPmaks. aliran udara = 2 psi
ΔPmaks. aliran steam = 2 psi
Neraca massa dan neraca panas Rate udara = 1007,0983 kgjam = 2220,2489 lbjam
Rate steam = 46,7347 kgjam = 103,0314 lbjam Panas yang dibawa steam Q = 25139,3009 kkaljam = 99695,8316 Btujam
Menghitung Δt
Δt
1
= 302ºF – 248ºF = 54ºF Δt
2
= 302ºF – 86ºF = 216ºF
2 1
2 1
LMTD
Δt Δt
ln Δt
Δt Δt
− =
=
216 54
ln 216
54 −
= 116,8583 °F
Dari Kern, fig 18 hal 828 didapatkan : tipe HE = 1 : 2 ∆t = Ft x ∆t
LMTD
Untuk steam, Ft = 1, sehingga : ∆t = 1 x 116,8583 = 116,8583°F
Menghitung suhu kalorik
T
1
= 150
o
C = 302
o
F T
2
= 150
o
C = 302
o
F t
1
= 30
o
C = 86
o
F
t
2
= 120
o
C = 248
o
F
Universitas Sumatera Utara
Tc = ½ 302 + 302 °F = 302°F
tc = ½ 248 + 86 °F = 167°F
Trial U
D
Range U
D
yang digunakan = 5 – 50 Btuj.ft
2
. °F Kern, tabel 8 hal 840
Trial Ud = 9 Btuj.ft
2
. °F
A =
LMTD D
Δt x
U Q
= F
8583 ,
116 x
F btujft
9 Btujam
99695,8316
o o
2
= 94,7927 ft
2
Nt =
l x
a A
=
x16 1963
, 94,7927
= 30,1811 Dari Kern, tabel 9 hal 842 didapatkan Nt standart = 30 buah
U
D
koreksi =
trial U
x standart
Nt Nt
D
U
D
koreksi = 9
30 30,1811× = 9,0543 Btuj.ft
2
. °F
U
D
koreksi memenuhi karena masih dalam range = 5-50 Btuj.ft
2
. °F
Kesimpulan sementara perancangan : Type HE
: 1 – 2 Bagian Shell Udara
Bagian Tube Steam IDs = 8 in
n’ = 1 de = 0,73 in
B = 8 B = 15 – 1 IDs
N+1 = n
B 12
l ×
× =
1 8
12 16
× ×
= 24 do = ¾ in
di = 0,62 in a’ = 0,3020 in
2
a’’ = 0,1963 ft
2
ft l = 16 ft
n = 2 P
T
= 1 in C’ = P
T
– do = 1 - ¾ = 0,25 in Nt standar = 30 buah
Susunan = segitiga BWG = 16
Universitas Sumatera Utara
Evaluasi perpindahan panas Bagian Shell udara
Bagian Tube steam 1. a
s
= 144
x xP
n c
x B
x IDS
T
=
144 x
1 x
1 0,25
8x x
8
= 0,1111 ft
2
2. Gs = as
m =
ft 0,1111
lbjam 2220,2489
2
= 19982,2402 lbjam.ft
2
NRe
s
=
42 ,
2 x
Gs x
de µ
=
2,42 x
0,025 19982,2402
0,7312
= 241108,0224 3. JH = 350 Kern, fig. 28 hal 838
4. ho =
0,14 W
13
μ μ
k Cp.
μ de
k JH
μ = 0,022 Kern, fig 15, hal 823 Cp = 0,25 Kern, fig 3, hal 805
k = 0,0186 Btuj.ft
2
. °Fft Kern, hal 801
ho = 1
x 0,0186
0,022 0,25x
0,7312 0,0186
350
13
= 81,4794 Btuj.ft
2
. °F
1’. a
t
=
144 x
n a
x Nt
= 144
x 2
0,3020 x
30 = 0,0315 ft
2
Gt =
t
a M
=
0,0315 103,0314
= 3275,1702 lbj.ft
2
NRe
t
=
42 ,
2 x
Gt x
di µ
=
2,42 x
0,02 3275,1702
0,6212
= 41954,6591 2’. JH = -
3’. Untuk steam hio =1500 Btujam.ft
2
. °F
Uc =
ho hio
ho x
hio +
Uc =
4794 ,
81 1500
4794 ,
81 1500
+ x
= 77,2815 Btuj.ft
2
. °F
Rd = koreksi
U x
Uc koreksi
U Uc
D D
− =
9,0543 x
77,2815 9,0543
77,2815 −
= 0,0975 j.ft
2
. °FBtu
Harga Rd Rd tetapan, maka memenuhi
Evaluasi Penurunan panas ∆P
Universitas Sumatera Utara
Bagian Shell udara Bagian tube steam
1. N
Re
s = 241108,0224 f = 0,00014 Kern, fig.26 hal 836
2. φs
Sg de
10 5,22
1 n
IDS Gs
f ΔPs
10 2
× ×
× ×
+ ×
× =
= 1
98 ,
12 73
, 10
22 ,
5 3
8 6173
, 19581
00014 ,
10 2
× ×
× ×
× ×
= 0,0033 2 psi memadai 1’. N
Ret
= 41954,6591 f = 0,00018 Kern, fig.26 hal 836
2’. φs
Sg di
10 5,22
n I
Gt f
ΔP
10 2
2 1
1
× ×
× ×
× ×
× ×
=
1 1
12 62
, 10
22 ,
5 2
16 5065
, 209
3 00018
,
10 2
2 1
× ×
× ×
× ×
× ×
= = 0,000011
3’. ∆Pn =
2
g .
2 v
x Sg
4
= 0,001
x 1
4 x
4 = 0,016 psi
∆Pt = ∆Pn + ∆P1 = 0,000011 + 0,016
= 0,0160 psi 2 psi memenuhi
Spesifikasi alat :
Nama : Heater
Fungsi : Memanaskan udara sebelum masuk Rotary
Dryer Type
: Shell and tube 1-2 Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-240 grade M Type 316
Jumlah : 1 buah
Kapasitas : 2220,2489 lbjam
Steam yang digunakan : 103,0314 lbjam
Bagian Shell : IDS = 8 n
’
= 1 B = 8
de = 0,73 in Bagian tube : do = ¾ in
di = 0,62 in a’ = 0,3020 in
2
Universitas Sumatera Utara
a’’ = 0,1963 ft
2
ft l = 16 ft
n = 2 P
T
= 1 in C’ = 0,25 in
Nt standar = 30 buah Susunan = segitiga
BWG = 16 Jumlah : 1 buah
25. CYCLONE H-136
Fungsi : Untuk memisahkan debu atau partikel CuSO
4
.5H
2
O yang terikut udara dari Rotary Dryer
Tipe : Duclone collector
Perhitungan :
Rate udara = 1007,0983 kgjam = 2220,2489 lbjam
ρ
udaragas = 0,049 lbft
3
Kecepatan udara cyclone = 50 ftdetik Perry’s edisi 6 hal 20-28
Menghitung dimensi cyclone :
Kecepatan volumetrik udara =
udara
ρ udara
Rate
=
3
lbft 0,049
lbjam 2220,2489
= 45311,2023 ft
3
jam = 12,5864 ft
3
detik Luas aliran Ac =
cyclone udara
kecepatan udara
volumetrik Rate
= ftdetik
50 ft3detik
12,5864 = 0,2517 ft
2
Dari Perry edisi 6 fig 20-106 hal 20-84 diketahui :
−
Ac = Bc x Hc
Universitas Sumatera Utara
−
Bc = Jc = ¼ Dc
−
Hc = Dc2
−
Zc = Lc = 2 Dc
−
De = Dc2
−
Sc = Dc8 Maka :
Ac = Bc x Hc = Bc x Dc2
= Bc x 4 Bc2 = 2 Bc
2
0,2517 = 2 Bc
2
Bc = 0,3548 ft Dc = 4 Bc = 4 x 0,3548 = 1,4191 ft
Jc = Bc = 0,3548 ft Hc = Dc2 = 1,41912 = 0,7095 ft
Zc = 2 Dc = 2 x 1,4191 = 2,8382 ft Lc = Zc = 2,8382 ft
De = Dc2 = 1,41912 = 0,7095 ft Sc = Dc8 = 1,41918 = 0,1774 ft
Diameter partikel minimum pada cyclone : Dp
min
=
ρ ρs
Vc Ne
π 2
Bc μ
9 −
× ×
× ×
× ×
Perry’s edisi 6 hal 20-28
Dimana : Dp
min
= ukuran partikel minimum yang bisa lolos dari saringan Dp
= ukuran partikel yang diijinkan lolos dari saringan Bc
= lebar inlet dust ft Vc
= kecepatan gas masuk cyclone µ
= viscositas gas lbft.det ρ
= densitas gas lbft
3
ρs = densitas material lbft
3
Dc = diameter cyclone ft
Dari perry’s edisi 7 hal 17-30 :
Universitas Sumatera Utara
Ne = 3,5
Vc = 50 ftdetik
Dp = 0,0003 ft
η = 98
Dp
min
=
ρ ρs
Vc Ne
π 2
Bc μ
9 −
× ×
× ×
× ×
= 049
, 7208
, 98
50 5
, 3
14 ,
3 2
3548 ,
036 ,
9 −
× ×
× ×
× ×
= 0,0000341 ft Karena Dp
min
Dp
partikel
= memenuhi
Spesifikasi alat :
Nama : Cyclone
Fungsi : Untuk memisahkan debu atau partikel
CuSO
4
.5H
2
O yang terikut udara dari Rotary Dryer Type
: Duclone collector Bahan Konstruksi : Carbon Steel 240 grade M type 316
Jumlah : 1 buah
Dimensi : Dc = 1,4191 ft De = 0,7095 ft
Hc = 0,7095 ft Lc = 2,8382 ft
Sc = 0,1774 ft Zc = 2,8382 ft
Jc = 0,3548 ft Bc = 0,3548 ft
26. MESIN PENGEMAS J-138
Fungsi : Untuk mengemas produk CuSO
4
.5H
2
O dari bin produk kedalam plastic bag Kapasitas bahan masuk = 3787,8788 kgjam = 8350,7576 lbjam
Kapasitas mesin = 8350,7576 lbjam x 2 jam = 16701,5152 lb Densitas bahan
= 98,7208 lbft
3
Universitas Sumatera Utara
Volume mesin =
3
lbft 7208
, 8
9 lb
16701,5152
= 169,1793 ft
3
Spesifikasi Peralatan :
Nama : Mesin pengemas
Fungsi : Untuk mengemas produk CuSO
4
.5H
2
O dari bin produk kedalam plastik bag
Bahan konstruksi : Carbon steel
Kapasitas bahan masuk : 8350,7576 lbjam Kapasitas mesin : 16701,5152 lb
Jumlah : 1 buah
27. GUDANG F-139
Fungsi : untuk menyimpan produk CuSO
4
.5H
2
O
Dasar perancangan :
Suhu gudang : 30
°C Tekanan
: 1 atm Waktu tinggal : 30 hari
Massa produk : 3787,8788 kgjam = 8350,7576 lbjam = 200418,1818 lbhari Densitas produk : 98,7208 lbft
3
Volume produk mengisi gudang diasumsikan : 80 dari volume gudang
Perhitungan :
Volume produk =
produk tinggal
waktu x
produk massa
ρ
=
3
lbft 98,7208
har 30
x lbhari
18 200418,18
i
= 60904,5455 ft
3
= 1724,6340 m
3
Produk mengisi 40 volume gudang 0,4 x Volume gedung =1724,6340 m
3
Volume gudang = 4311,5851 m
3
Ditetapkan : Panjang = 2 x lebar gudang Tinggi = 7 m
Maka : 4311,5851 = p x l x t
Universitas Sumatera Utara
4311,5851 = 2l x l x 7 l
2
= 307,9704 l = 17,5491 m
p = 17,5491 m x 2 = 35,0982 m
Spesifikasi alat :
Fungsi : Untuk menyimpan produk CuSO
4
.5H
2
O Bahan
: Beton Ukuran
: Panjang = 35,0982 m
Lebar = 17,5491 m
Tinggi = 7 m
Jumlah : 1 buah
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN D PERHITUNGAN UTILITAS
Unit utilitas pada suatu pabrik adalah salah satu bagian yang sangat penting untuk menunjang jalannya proses produksi dalam suatu industri kimia, sehingga
kapasitas produksi semaksimal mungkin dapat dicapai. Unit utilitas yang diperlukan pada Pra Rencana Pabrik Kuprisulfatpentahidrat ini yaitu :
Air yang berfungsi sebagai air proses, air pendingin, air umpan boiler, air sanitasi dan air untuk pemadam kebakaran.
Steam sebagai media pemanas dalam proses produksi. Listrik yang berfungsi untuk menjalankan alat-alat produksi, utilitas dan untuk
penerangan. Bahan bakar untuk mengoperasikan boiler.
Refrigerant digunakan untuk menjaga suhu dan mendinginkan suhu dalam proses produksi.
Dari kebutuhan unit utilitas yang diperlukan, maka utilitas tersebut dibagi menjadi 5 unit, yaitu :
6. Unit penyediaan steam 7. Unit penyediaan air
8. Unit penyediaan tenaga listrik 9. Unit penyediaan bahan bakar
10. Unit Penyediaan Refrigerant
LD.1. Unit Penyediaan Steam
Pada Pra Rencana Pabrik Kuprisulfatpentahidrat ini, kebutuhan air pengisi boiler atau air umpan boiler berdasarkan pada kebutuhan steam.
Adapun kebutuhan steam tersebut digunakan sebagai media pada peralatan sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
Tabel LD.1. Total Kebutuhan Steam Nama Alat
Kebutuhan kgjam
Heater E-118 Heater E-122
Evaporator V-120 Jet Ejector G-124
Heater Udara E-134 1113,8276
786,2857 4638,5713
2,9012 46,7347
Total 6588,3205
Direncanakan banyaknya steam yang disupply adalah 20 excess. Kebutuhan steam
= 1,2 x 6588,3205 kgjam = 7905,985 kgjam
Massa steam m
s
dalam boiler = 7905,985 kgjam = 17429,4193 lbjam Direncanakan steam yang digunakan adalah saturated steam dengan kondisi :
- Suhu T =
150 °C = 302
o
F - TekananP
= 1 atm = 14,7 Psia = 101,325 kPa
- Air umpan boiler masuk pada suhu 30 ˚C = 86
o
F
Dasar Perhitungan :
Hp =
5 ,
34 H
H H
m
fg f
g s
× −
×
Savern, pers. 172, hal 140 Dimana :
m
s
= massa steam yang dihasilkan H
g
= enthalpi steam pada 302
o
F H
f
= enthalpi air masuk pada 86
o
F H
fg
= enthalpi uap air pada 86
o
F 34,5 = angka penyesuaian pada penguapan 34,5 Hp lb air jam pada 86
o
F menjadi uap kering.
Dari Kern, tabel 7 hal 816 didapatkan : H
g
pada 302
o
F , 69,07 psia = 1180,26 Btu lb
H
f
pada 86
o
F , 14,7 psia
= 180,07 Btu lb H
fg
pada 86
o
F , 14,7 psia
= 970,3 Btu lb Sehingga :
Universitas Sumatera Utara
Hp =
34,5 Btulb
970,3 Btulb
180,07 1180,26
lbjam 4193
, 17429
× −
×
= 520,7632 Btu jam = 8,6793Btu menit = 2,0483 Hp Untuk kapasitas boiler Q :
Q =
1000 H
H m
f g
s
− ×
Savern, pers 171, hal 140 Q =
1000 Btulb
180,07 1180,26
lbjam 4193
, 17429
− ×
= 17432,7309 kbtu jam = 17432730,9 Btu jam Panas yang dipindahkan oleh permukaan air = 6.10
5
W m
2
= 190198,44 Btu j.ft
2
Perry’s, edisi 6, tabel6.49 Luas permukaan panas A
=
2
j.ft Btu
190198,44 jam
Btu 9
, 17432730
= 91,6554 ft
2
Faktor evaporasi =
970,3 H
H
f g
− Savern, pers. 173 hal. 140
= Btujam
970,3 Btujam
180,07 1180,26
−
Faktor evaporasi = 1,0308
Jumlah air yang dibutuhkan = faktor evaporasi x rate steam = 1,0308 x 17432730,9 Btu jam
= 17969745 Btu jam Bahan bakar yang digunakan fuel oil 33
°API dengan Heating Value = 132000 Btulb = 8583,2358 kkalkg Perry’s ed. 7 fig. 27-3, hal 27-10
Diperkirakan efisiensi boiler 85, maka kebutuhan bahan bakar boiler :
Kebutuhan bahan bakar =
v f
g s
H effisiensi
H H
m ×
− ×
=
Btulb 132000
0,85 Btulb
180,07 1180,26
lbjam 17429,4193
× −
×
= 155,3719 lbjam = 70,4767 kgjam Jumlah perpindahan panas boiler dan jumlah tube dapat dihitung sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
Heating value surface =
10 ft
2
Hp boiler Direncanakan panjang pipa
= 10 ft
Ukuran pipa yang digunakan =
2 in Luas permukaan linear feed
= 0,622 ft
2
ft Kern, tabel 10 hal. 844 Heating surface boiler
= HV surface x Hp boiler = 10 ft
2
Hp x 2,0483 Hp = 20,4833 ft
2
Jumlah tube yang dibutuhkan : N
t
=
L at
A ×
= ft
10 ft
ft 0,622
ft 91,6554
2 2
× = 14,7356 tube
≈ 15 tube
Spesifikasi boiler :
Type :
Fire tube boiler Kapasitas boiler
: 17432,7309 kBtujam
Rate steam :
17429,4193 lbjam pada P=1atm=14,7 Psia Bahan bakar
: fuel oil 33
°API Efisiensi
: 85
Heating surface :
20,4833 ft
2
Jumlah tube N
t
: 15 buah
Ukuran tube :
2 in Panjang tube L
: 10 ft
Jumlah boiler :
1 buah
LD.2. Unit Penyediaan Air
Untuk memenuhi kebutuhan air pada pabrik, maka direncanakan diambil dari air sungai. Pengambilan air sungai ditampung dalam bak penampung air sungai untuk
mengalami pengolahan selanjutnya yang dipergunakan sebagai air sanitasi. Sedangkan untuk air proses, air pendingin dan air umpan boiler akan diolah lebih
lanjut sesuai dengan kebutuhan masing-masing.
LD.2.1. Air Sanitasi
Air sanitasi digunakan untuk memenuhi kebutuhan karyawan, laboratorium, perkantoran, taman dan kebutuhan yang lain. Air sanitasi yang dipergunakan harus
memenuhi syarat kualitas air sebagai berikut : a. Syarat fisik
Universitas Sumatera Utara
- Suhu :
berada di bawah suhu kamar - Warna
: tidak berwarna jernih
- Rasa :
tidak berasa - Bau
: tidak berbau
- Kekeruhan :
1 mg SiO
2
liter - pH
: netral
b. Syarat kimia - Tidak mengandung logam berat seperti Pb, As, Cr, Cd, Hg
- Tidak mengandung zat-zat kimia beracun c. Syarat mikrobiologis
- Tidak mengandung kuman maupun bakteri, terutama bakteri patogen yang dapat merubah sifat-sifat fisik air.
Kebutuhan air sanitasi pada Pra Rencana Pabrik Kuprisulfatpentahidrat ini adalah: 1. Untuk kebutuhan karyawan
Menurut standar WHO kebutuhan air untuk tiap orang = 120 kghari. Jumlah karyawan pada pabrik
= 187 orang Jam kerja untuk tiap karyawan
= 8 jam hari Pemakaian air sanitasi untuk 187 karyawan adalah :
= 120 kg 3
187 ×
= 7480 kg hari = 311,7 kg jam 2. Untuk laboratorium, taman dan keperluan lain
Direncanakan kebutuhan air untuk laboratorium, taman dan pemadam kebakaran adalah sebesar 50 dari kebutuhan karyawan.
Sehingga kebutuhan air untuk laboratorium dan taman : = 50 x 7480 kg hari = 3740 kg hari = 155,8 kg jam
Jadi kebutuhan air untuk karyawan , laboratorium, taman adalah: =
7480 + 3740 kg hari =
11200 kg hari =
467.5 kg jam Untuk pemadam kebakaran dan cadangan air diperkirakan 40 excess, sehingga
total kebutuhan air sanitasi : =
1,4 x 467,5 kg jam
Universitas Sumatera Utara
= 654,5 kg jam
LD.2.2. Air Umpan Boiler
Air umpan boiler adalah air yang dibutuhkan untuk bahan baku steam yang berfungsi sebagai pemanas. Air umpan boiler disediakan 20 dari kebutuhan steam
: Kebutuhan steam
= 1,2 x 6588,3205 kgjam = 7905,985 kgjam
Make up kebutuhan air umpan boiler 20 dari kebutuhan : = 0,2 x 7905,985 = 1581,197 kgjam
Sehingga air untuk kebutuhan steam = 7905,985 + 1581,197 = 9487,182 kgjam
LD.2.3. Air Pendingin
Air berfungsi sebagai media pendingin pada alat perpindahan panas. Hal ini disebabkan karena :
- Air merupakan materi yang banyak didapat
- Mudah dikendalikan dan dikerjakan
- Dapat menyerap panas
- Tidak mudah menyusut karena pendinginan
- Tidak mudah terkondensasi
Air pendingin yang dibutuhkan digunakan pada alat-alat sebagai berikut : Tabel LD.2. Total Kebutuhan Air Pendingin
Nama Alat Kebutuhan kgjam
Kondensor Barometrik E-123 8069,5933
Total 8069,5993
Direncanakan banyaknya air pendingin yang disupply dengan excess 20.
Kebutuhan air pendingin = 1,2 x 8069,5993 kgjam = 9683,512 kgjam
Make up kebutuhan air pendingin 20 = 0,2 x 9683,512 = 1936,702 kgjam Sehingga kebutuhan air pendingin = 9683,512 + 1936,702
= 11620,214 kgjam
LD.2.4. Air Proses
Air proses yang dibutuhkan digunakan pada alat-alat sebagai berikut : Tabel LD.3.Total Kebutuhan Air Proses
Universitas Sumatera Utara
Nama Alat Kebutuhan kgjam
Tangki Pengencer H
2
SO
4
M-116 Rotary Vacuum Filter H-121
Centrifuge H-126 9388,178
25,3197 159,9123
Total 9573,41
Total Kebutuhan air yang perlu disupply pada Pra Rencana Pabrik Kuprisulfatpentahidrat
ini adalah : Tabel LD.4. Total kebutuhan air yang perlu disupply
Keterangan Kebutuhan kgjam
Air sanitasi Steam
Air pendingin Air Proses
654,5 9487,182
11620,21 9573,41
Total 31335,31
Untuk memenuhi kebutuhan air, maka pada Pra Rencana Pabrik Kuprisulfatpentahidrat
ini menggunakan air sungai. Sebelum digunakan, air sungai tersebut masih perlu diproses water treatment untuk memenuhi air sanitasi, air
pemanas, air pendingin dan juga air proses.
Peralatan yang digunakan dalam pengolahan air sebagai berikut : 1. Pompa Air Sungai P-211
Fungsi :
Untuk memompa air sungai ke bak sedimentasi Type
: Centrifugal pump
Bahan :
Cast iron
Dasar perhitungan : Rate aliran = 31335,31 kgjam = 69081,36lbjam
= 19,1892 lbdetik Densitas air = 1 gcm
3
= 62,428 lbft
3
Viskositas μ air = 0,8007 cp = 0,8007 x 10
-3
kgm.s = 0,00054 lbft.dt
Universitas Sumatera Utara
Rate volumetrik Q
f
=
3
lbft 62,428
lbdt 19,1892
= 0,30738 ft
3
dt Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka diperoleh :
ID
opt
= 3,9 Q
f 0,45
x ρ
0,13
Peter Timmerhaus, pers. 15, hlm 892
ID
opt
= 3,9 0,30738
0,45
x 62,428
0,13
= 3,9257 in = 0,3271 ft Standarisasi ID = 4 in Sch. 40 Geankoplis, App.A-5 hal. 892
Diperoleh :
- OD
= 4,5 in
- ID
= 4,026 in
- A
= 0,0884 ft
2
Laju aliran fluida V
A area
luas Q
volumetrik rate
V
f
= =
2 3
ft 0,0884
dt ft
0,30738 = 3,4771 ftdt
Cek jenis aliran fluida
dt lbft
0,000538 lbft
62,428 ftdt
3,4771 ft
12 4,026
μ ρ
V D
N
3 Re
⋅ ×
× =
⋅ ⋅
=
=
Re
N
134866,8 2100 Karena N
Re
2100, maka jenis aliran fluida adalah turbulen. Mc. Cabe jilid II, hal. 47
Ditentukan bahan pipa cast iron ε = 2,6 x 10
-4
m Geankoplis 6
th
, hal 88 Sehinggga :
002542 ,
ft 4,02612
ftm 3,2808
x m
10 2,6
D ε
4
= ⋅
=
−
Dari Geankoplis 6
th
, gb. 2.10.3 hlm 88 , didapat f Fanning friction factor
f = 0,007
Menentukan panjang pipa :
- Pipa lurus
= 150 ft
- Elbow, 90
o
= 2 buah
K
f
= 2 x 0,75 = 1,5Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1,hal 93 -
Gate valve =
1 buah half open K
f
= 1 x 4,5 = 4,5 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 -
Globe valve = 1 buah wide open
Universitas Sumatera Utara
K
f
= 1 x 6 = 6 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93
−
=
1 2
c
A A
1 55
, K
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.16 hal 93
= 55
, 3474
, 1
55 ,
=
−
2 2
1 ex
A A
1 K
− =
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.15 hal 93
=
1 3474
, 1
2
=
−
∑
+ +
+ ∆
= 2
v K
K K
D L
f 4
F
2 f
c x
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.18 hal 94
∑
+ +
+ +
+ =
2 3,4771
6 4,5
1,5 0,55
1 4,02612
150 0,007
4 F
2
= ∑ F
157,59 lb
f
ftlb
m
Menentukan tenaga penggerak pompa.
Berdasarkan pers. Bernoulli pers. 2.7.28, Geankoplis 6
th
hlm 64 : W
F P
P z
z g
v v
2 1
S 1
2 1
2 2
av 1
2 av
2
= +
∑ +
ρ −
+ −
+ −
α W
F P
g g
z g
2 v
S c
c 2
= +
∑ +
ρ ∆
+ ⋅
∆ +
⋅ α
⋅ ∆
Direncanakan : -
∆z =
20 ft -
∆P =
- ∆v
= 3,4771 ftdt
- α
= 1
Maka : -W
S
=
[ ]
157,5947 428
, 62
2 ,
32 8
, 9
20 2
, 32
1 2
4771 ,
3
2
+
+
× +
× ×
W
S
= 163,86 Tenaga penggerak
Universitas Sumatera Utara
WHP =
550 Q
W
f S
ρ ⋅
⋅
= 550
428 ,
62 0,30738
163,86 ×
× = 5,7173 Hp
Kapasitas = 137,9802 gallonmenit η effisiensi pompa = 45 Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520
η =
WHP BHP
0,45 Hp
5,7173 BHP
=
= 12,7051 Hp η effisiensi motor =
82 Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520 Daya motor
=
η BHP
=
82 ,
12,7051
= 14,9472 Hp ≈ 15 Hp
Spesifikasi pompa :
Type : Centrifugal pump
Daya pompa : 15 Hp
Bahan konstruksi : Cast iron
Jumlah : 1 buah
2. Bak Sedimentasi F-212
Fungsi :
Untuk mengendapkan lumpur yang terikut Bahan konstruksi
: Beton bertulang
Dasar perhitungan :
Rate aliran = 31335,31 kgjam = 69081,36 lbjam
= 19,1892 lbdetik ρ air pada 30
o
C = 995,68 kg m
3
Rate volumetrik =
3
kgm 995,68
kgjam 31335,31
= 31,4712 m
3
jam Waktu pengendapan
= 12 jam Volume air
= Rate volumetrik x waktu pengendapan = 31,4712 m
3
jam x 12 jam = 377,6551 m
3
Direncanakan volume liquid = 80 volume bak, sehingga :
Universitas Sumatera Utara
Volume bak =
0,8 m
6551 ,
377
3
= 472,0689 m
3
Bak berbentuk empat persegi panjang dengan ratio : Panjang : lebar : tinggi
= 5 : 3 : 2
Volume bak = 5 x x 3 x x 2 x = 30 x
3
Sehingga : Volume bak
= 30 x
3
472,0689 m
3
= 30 x
3
x =
2,5058 m Jadi ukuran bak sedimentasi :
Panjang = 5 x 2,5058 m
= 12,5294 m Lebar
= 3 x 2,5058 m = 7,5176 m Tinggi
= 2 x 2,5058 m = 5,0117 m
Spesifikasi bak sedimentasi :
Bentuk : persegi panjang
Panjang P : 12,5294 m Lebar L
: 7,5176 m Tinggi T
: 5,0117 m Bahan
: Beton Bertulang Jumlah
: 1 buah
3. Pompa Bak Sedimentasi P-213
Fungsi :
Untuk memompa air dari bak sedimentasi ke skimmer Type
: Centrifugal pump
Bahan :
Cast iron
Dasar perhitungan :
Rate aliran = 31335,31 kgjam = 69081,36 lbjam = 19,1892 lbdetik
Densitas air = 1 gcm
3
= 62,428 lbft
3
Viskositas μ air = 0,8007 cp = 0,8007 x 10
-3
kgm.s = 0,00054 lbft.dt
Universitas Sumatera Utara
Rate volumetrik Q
f
=
3
lbft 62,428
lbdt 19,1892
= 0,30738 ft
3
dt Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka diperoleh :
ID
opt
= 3,9 Q
f 0,45
x ρ
0,13
Peter Timmerhaus, pers. 15, hlm 892
ID
opt
= 3,9 0,30738
0,45
x 62,428
0,13
= 3,9257 in = 0,37214 ft Standarisasi ID = 4 in Sch. 40 Geankoplis, App.A-5 hal. 892
Diperoleh :
- OD
= 4,5 in
- ID
= 4,026 in
- A
= 0,0884 ft
2
Laju aliran fluida V
A area
luas Q
volumetrik rate
V
f
= =
2 3
ft 0,0884
dt ft
0,30378 = 3,4771 ftdt
Cek jenis aliran fluida
dt lbft
0,000538 lbft
62,428 ftdt
3,4771 ft
12 4,026
μ ρ
V D
N
3 Re
⋅ ×
× =
⋅ ⋅
=
=
Re
N
134866,8 2100 Karena N
Re
2100, maka jenis aliran fluida adalah turbulen. Mc. Cabe jilid II, hal. 47
Ditentukan bahan pipa cast iron ε = 2,6 x 10
-4
m Geankoplis 6
th
, hal 88 Sehinggga :
00254 ,
ft 4,02612
ftm 3,2808
x m
10 2,6
D ε
4
= ⋅
=
−
Dari Geankoplis 6
th
, gb. 2.10.3 hlm 88 , didapat f Fanning friction factor
f = 0,007
Menentukan panjang pipa :
- Pipa lurus =
20 ft - Elbow, 90
o
= 3 buah
K
f
= 3 x 0,75 = 2,25 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1hal 93 - Gate valve
= 1 buah half open
K
f
= 1 x 4,5 = 4,5 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 - Globe valve =
1 buah wide open
Universitas Sumatera Utara
K
f
= 1 x 6 = 6
Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93
−
=
1 2
c
A A
1 0,55
K Geankoplis 6
th
pers. 2.10.16 hal 93
= 55
, 3474
, 1
55 ,
=
−
2 2
1 ex
A A
1 K
− =
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.15 hal 93
=
1 3474
, 1
2
=
−
∑
+ +
+ ∆
= 2
v K
K K
D L
f 4
F
2 f
c x
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.18 hal 94
∑
+ +
+ +
+ =
2 3,4771
6 4,5
2,25 0,55
1 4,02612
20 0,007
4 F
2
= ∑ F
96,5396 lb
f
ftlb
m
Menentukan tenaga penggerak pompa.
Berdasarkan pers. Bernoulli pers. 2.7.28, Geankoplis 6
th
hlm 64 : W
F P
P z
z g
v v
2 1
S 1
2 1
2 2
av 1
2 av
2
= +
∑ +
ρ −
+ −
+ −
α W
F P
g g
z g
2 v
S c
c 2
= +
∑ +
ρ ∆
+ ⋅
∆ +
⋅ α
⋅ ∆
Direncanakan : -
∆z = 15 ft
- ∆P =
- ∆v =
3,4771 ftdt -
α =
1
Maka : -W
S
=
[ ]
96,5394 428
, 62
2 ,
32 8
, 9
15 2
, 32
1 2
4771 ,
3
2
+
+
× +
× ×
-W
S
= 101,2925 Tenaga penggerak
Universitas Sumatera Utara
WHP =
550 Q
W
f S
ρ ⋅
⋅
= 550
428 ,
62 0,30738
101,2925 ×
× = 3,53405 Hp
Kapasitas = 137,9802 gallonmenit η effisiensi pompa = 45 Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520
η =
WHP BHP
0,45 Hp
3,53405 BHP
=
= 7,85345 Hp η effisiensi motor = 80
Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520 Daya motor
=
η BHP
=
8 ,
7,85345
= 9,2393 Hp ≈ 10 Hp
Spesifikasi pompa :
Type : Centrifugal pump
Daya pompa : 10 Hp
Bahan konstruksi : Cast iron
Jumlah : 1 buah
4. Bak Skimmer F-214
Fungsi : Untuk memisahkan kotoran yang mengapung
Bahan konstruksi : Beton bertulang
Dasar perhitungan :
Rate aliran = 31335,31 kgjam = 69081,36 lbjam
= 19,1892 lbdetik ρ air pada 30
o
C = 995,68 kg m
3
Rate volumetrik =
3
kgm 995,68
kgjam 31335,31
= 31,4712 m
3
jam Waktu pengendapan
= 30 menit = 0,5 jam Volume air
= Rate volumetrik x waktu pengendapan = 31,4712 m
3
jam x 0,5 jam = 15,7356 m
3
Direncanakan volume liquid = 80 volume bak, sehingga :
Universitas Sumatera Utara
Volume bak =
0,8 m
7356 ,
15
3
= 19,6695 m
3
Bak berbentuk empat persegi panjang dengan ratio : Panjang : lebar : tinggi
= 5 : 3 : 2
Volume bak = 5 x x 3 x x 2 x = 30 x
3
Sehingga : Volume bak =
30 x
3
19,66995 m
3
= 30 x
3
x =
0,8687 m Jadi ukuran bak skimer :
Panjang = 5 x 0,8687 m = 4,3437 m
Lebar = 3 x 0,8687 m = 2,6062 m
Tinggi = 2 x 0,8687 m = 1,7374 m
Spesifikasi bak skimmer :
Bentuk : Persegi panjang
Panjang P : 4,3437 m Lebar L
: 2,6062 m Tinggi T
: 1,7374 m Bahan
: Beton Bertulang Jumlah
: 1 buah
5. Pompa Skimmer P-215
Fungsi : Untuk memompa air dari bak skimer ke tangki clarifier
Type : Centrifugal pump
Bahan : Cast iron
Dasar perhitungan : Rate aliran = 31335,31 kgjam = 69081,36 lbjam
= 19,18927 lbdetik Densitas air = 1 gcm
3
= 62,428 lbft
3
Viskositas μ air = 0,8007 cp = 0,8007 x 10
-3
kgm.s = 0,00054 lbft.dt
Universitas Sumatera Utara
Rate volumetrik Q
f
=
3
lbft 62,428
lbdt 19,1892
= 0,30738 ft
3
dt Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka diperoleh :
ID
opt
= 3,9 Q
f 0,45
x ρ
0,13
Peter Timmerhaus, pers. 15, hlm 892
ID
opt
= 3,9 0,30738
0,45
x 62,428
0,13
= 3,9257 in = 0,3271 ft Standarisasi ID = 4 in Sch. 40 Geankoplis, App.A-5 hal. 892
Diperoleh :
- OD
= 4,5 in
- ID
= 4,026 in
- A
= 0,0884 ft
2
Laju aliran fluida V
A area
luas Q
volumetrik rate
V
f
= =
2 3
ft 0,0884
dt ft
0,30738 = 3,4771 ftdt
Cek jenis aliran fluida
dt lbft
0,000538 lbft
62,428 ftdt
3,4771 ft
12 4,026
μ ρ
V D
N
3 Re
⋅ ×
× =
⋅ ⋅
=
=
Re
N
134866,8 2100 Karena N
Re
2100, maka jenis aliran fluida adalah turbulen. Mc. Cabe jilid II, hal. 47
Ditentukan bahan pipa cast iron ε = 2,6 x 10
-4
m Geankoplis 6
th
, hal 88 Sehinggga :
00254 ,
ft 4,02612
ftm 3,2808
x m
10 2,6
D ε
4
= ⋅
=
−
Dari Geankoplis 6
th
, gb. 2.10.3 hlm 88 , didapat f Fanning friction factor
f = 0,007
Menentukan panjang pipa :
- Pipa lurus
= 35 ft
- Elbow, 90
o
= 3 buah
K
f
= 3 x 0,75 = 2,25Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1 hal 93 -
Gate valve =
1 buah half open K
f
= 1 x 4,5 = 4,5 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 -
Globe valve = 1 buah wide open
Universitas Sumatera Utara
K
f
= 1 x 6 = 6 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93
−
=
1 2
c
A A
1 0,55
K Geankoplis 6
th
pers. 2.10.16 hal 93
= 55
, 3474
, 1
55 ,
=
−
2 2
1 ex
A A
1 K
− =
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.15 hal 93
=
1 3474
, 1
2
=
−
∑
+ +
+ ∆
= 2
v K
K K
D L
f 4
F
2 f
c x
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.18 hal 94
∑
+ +
+ +
+ =
2 3,4771
6 4,5
2,25 0,55
1 4,02612
35 0,007
4 F
2
= ∑ F
100,7826 lb
f
ftlb
m
Menentukan tenaga penggerak pompa.
Berdasarkan pers. Bernoulli pers. 2.7.28, Geankoplis 6
th
hlm 64 : W
F P
P z
z g
v v
2 1
S 1
2 1
2 2
av 1
2 av
2
= +
∑ +
ρ −
+ −
+ −
α W
F P
g g
z g
2 v
S c
c 2
= +
∑ +
ρ ∆
+ ⋅
∆ +
⋅ α
⋅ ∆
Direncanakan : -
∆z = 30 ft
- ∆P =
- ∆v =
3,4771 ftdt -
α =
1 Maka :
-W
S
=
[ ]
100,7826 428
, 62
2 ,
32 8
, 9
30 2
, 32
1 2
4771 ,
3
2
+
+
× +
× ×
W
S
= 110,1007 Tenaga penggerak
Universitas Sumatera Utara
WHP = 550
Q W
f S
ρ ⋅
⋅
= 550
428 ,
62 ,30738
110,1007 ×
× = 3,4813 Hp
Kapasitas = 137,9802 gallonmenit η effisiensi pompa
= 45 Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520
η =
WHP BHP
0,45 Hp
3,4813 BHP
=
= 8,5363Hp η effisiensi motor =
85 Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520 Daya motor
=
η BHP
=
85 ,
8,5363
= 10,0427Hp ≈ 10 Hp
Spesifikasi pompa :
Type : Centrifugal pump
Daya pompa : 10 Hp
Bahan konstruksi : Cast iron
Jumlah : 1 buah
6. Tangki Clarifier P-216
Fungsi : Untuk tempat terjadinya koagulasi dan flokulasi dengan
penambahan koagulan alum Al
2
SO
4 3
. 18 H
2
O Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-240 Grade M type 316
Dasar perhitungan :
Rate aliran = 31335,31 kgjam = 69081,36 lbjam
= 19,1892 lbdetik ρ air pada 30
o
C = 995,68 kg m
3
Rate volumetrik =
3
kgm 995,68
kgjam 31335,31
= 31,4712 m
3
jam Waktu tinggal
= 2 jam Volume air
= Rate volumetrik x waktu pengendapan = 31,4712 m
3
jam x 2 jam = 62,9425 m
3
Direncanakan volume liquid = 80 volume tangki, sehingga :
Universitas Sumatera Utara
Volume tangki =
0,8 m
62,9425
3
= 78,6781 m
3
Kebutuhan alum = 30 dari volume air total dengan konsentrasi 80 ppm atau 80 mg tiap 1 L air 0,08 kg m
3
. Jadi kebutuhan alum
= 30 x 62,9425 m
3
x 0,08 kg m
3
= 1,5106 kgjam Kebutuhan alum tiap hari =
hari 1
jam 24
x 1,5106 kgjam = 36,2548 kg hari
Tangki berbentuk silinder dengan tutup bawah berbentuk conical :
Volume tangki =
Ls D
4 2
1 tan
24 D
2 3
× π
+ α
× ×
π
diasumsikan L =1,5 D Tutup membentuk sudut
α = 60° Direncanakan tangki clarifier berjumlah 1 buah, sehingga :
78,6781 m
3
=
D 5
, 1
D 4
2 1
tan 24
D
2 3
× π
+ α
× ×
π
78,6781 m
3
= 0,2267 D
3
+ 1,1775 D
3
D = 3,8265 m
Menentukan tinggi clarifier : Tinggi shell = Ls = 1,5 x D = 1,5 x 3,8265 m = 5,7397 m
Tinggi tutup bawah berbentuk conis : tg 12
α = h
Di .
2 1
h =
α 12
tg D
. 2
1
=
o
30 tg
123,8265
= 5,9781 m Tinggi tangki = tinggi shell + tinggi tutup bawah
= 5,7397 m + 5,9781 m = 4,5521 m
Perencanaan pengaduk :
Digunakan pengaduk jenis turbine with 6 blades at 45 ° angle
G.G. Brown, hal 507
Universitas Sumatera Utara
Data – data jenis pengaduk : DtDi
= 3,0 ZiDi
= 0,75 – 1,3 ZlDi
= 2,7 – 3,9 WDi
= 0,17 G.G. Brown, hal 507
Dimana : Dt
= diameter dalam tangki Di
= diameter impeller Zi
= tinggi impeller dari dasar tangki Zl
= tinggi zat cair dalam silinder W
= lebar baffle impeller Menentukan diameter impeller
DtDi = 3 Di =
3 m
3,8265 3
Dt = = 1,2755 m = 4,1849 ft
Menentukan tinggi impeller dari dasar tangki ZiDi = 0,75 – 1,3 diambil 0,9
Zi = 0,9 Di = 0,9 x 1,2755 m = 1,1479 m
Menentukan panjang impeller 3
1 Di
L = L
= 13 Di = 13 x 1,2755 m = 1,3949 ft Menentukan lebar impeller
17 ,
Di W =
W = 0,17 x 1,2755 m = 0,2168 m
Menentukan daya pengaduk Motor pengerak = 200 – 250 diambil V = 220
V =
π x Di x n G.G. Brown, hal 507
N
Re
= µ
ρ x
Di x
n
2
P =
gc Di
x n
x x
5 3
ρ Φ
Universitas Sumatera Utara
Dimana : n
= putaran pengaduk rpm Di
= diameter impeller ft P
= daya motor Hp V
= motor penggerak ρ
= 1 g cm
3
= 62,43 lb ft
3
µ = viscositas 0,03228 lb ft.menit
gc = 32,2 lb.ft det
2
.lbf = 115920 lb.ft menit
2
.lbf Φ
= 7 G.G. Brown, hal 507
Sehingga : n
=
Di V
× π
=
4,1849 π
220 ×
= 16,7419 ≈ 17 rpm
N
Re
= 0,03228
43 ,
2 6
1849 ,
4 17
2
× ×
N
Re
= 575816,1 aliran turbulen P
=
115920 4,1849
x 17
x 62,43
x 7
5 3
P = 23774,83 lb.ft menit = 0,72045 Hp
Ditetapkan : η motor = 80 , η pengaduk = 60
Maka : P = 0,6
x 0,8
Hp 0,72045
= 1,5009 Hp ≈ 2 Hp
Spesifikasi tangki clarifier :
Bentuk : Tangki silinder tutup bawah berbentuk conical
Diameter tangki D : 3,8265 m Tinggi H
: 11,7179 m Diameter impeller Di: 1,2755 m
Lebar impeller W : 0,2168 m Daya motor
: 2 Hp Bahan
: Carbon Steel SA-240 Grade M type 316 Jumlah
: 1 buah
Universitas Sumatera Utara
7. Sand Filter F-217
Fungsi : Tempat untuk menyaring zat-zat yang terikut setelah dari tangki
Clarifier Type
: Tangki mendatar
Dasar perhitungan :
Rate aliran = 31335,31 kgjam = 69081,36 lbjam
= 19,1892 lbdetik ρ air pada 30
o
C = 995,68 kg m
3
Rate volumetrik =
3
kgm 995,68
kgjam 31335,31
= 31,4712 m
3
jam Waktu pengendapan
= 30 menit = 0,5 jam Volume air
= Rate volumetrik x waktu pengendapan = 31,4712 m
3
jam x 0,5 jam = 15,7356 m
3
Direncanakan volume liquid = 80 volume bak, sehingga : Volume tangki
= 0,8
m 7356
, 15
3
= 19,6695 m
3
Volume ruang kosong = 20 volume tangki.
Volume ruang kosong = 20 x 19,6695 m
3
= 3,9339 m
3
Porositas =
padatan V
kosong ruang
V kosong
ruang V
+
Diasumsikan porositas bad sebesar 0,4, maka 0,4
= padatan
V m
9339 ,
3 m
9339 ,
3
3 3
+ 0,4 3,9339 m
3
+ V padatan = 3,9339 m
3
0,4 V padatan = 2,3603 m
3
Volume padatan = 5,9008 m
3
Volume total tangki = Volume padatan + Volume air
= 5,9008 m
3
+ 15,7356 m
3
= 21,6364 m
3
Menentukan dimensi tangki
Volume silinder = ¼
π . D
i 2
. L
s
Diasumsikan L
s
= 1,5 D
i
Universitas Sumatera Utara
21,6364 m
3
= ¼ π . D
i 2
. 1,5 D
i
21,6364 m
3
= 1,179 D
i 3
D
i
= 2,6376 m Jadi tinggi silinder L
s
= 1,5 x 2,6376 m = 3,9565 m Menentukan tinggi tutup atas dan bawah h
h =
0,0756 D
i 3
= 0,0756 2,6367 m
3
= 0,1994 m Jadi tinggi total tangki
= L
s
+ 2h = 3,9565 m + 20,1994 m = 4,3553 m
Spesifikasi sand filter :
Type : Silinder mendatar
Tinggi H : 4,3553 m
Diameter Di : 2,6376 Tutup
: conical Jumlah
: 1 buah
8. Bak Air Bersih F-218
Fungsi : Untuk menampung air dari tangki sand filter
Bahan konstruksi : Beton bertulang
Dasar perhitungan :
Rate aliran = 31335,31 kgjam = 69081,36 lbjam
= 19,18297 lbdetik ρ air pada 30
o
C = 995,68 kg m
3
Rate volumetrik =
3
kgm 995,68
kgjam 31335,31
= 31,4712 m
3
jam Waktu tinggal
= 24 jam Volume air
= Rate volumetrik x waktu pengendapan = 31,4712 m
3
jam x 24 jam = 755,3103 m
3
Direncanakan volume liquid = 80 volume bak, sehingga :
Volume bak =
0,8 m
3103 ,
755
3
= 944,1379 m
3
Bak berbentuk empat persegi panjang dengan ratio :
Universitas Sumatera Utara
Panjang : lebar : tinggi = 5 : 4 : 2
Volume bak = 5 x x 4 x x 2 x = 40 x
3
Maka : Volume bak
= 40 x
3
944,1379 m
3
= 40 x
3
x =
2,8685 m Jadi ukuran bak air bersih :
Panjang = 5 x 2,8685 m = 14,3436 m
Lebar = 4 x 2,8685 m = 11,47408 m
Tinggi = 2 x 2,8685 m
= 5,7370 m
Spesifikasi bak air bersih:
Bentuk : persegi panjang
Panjang P : 14,3436 m Lebar L
: 11,47408 m Tinggi T
: 5,7370 m Bahan
: Beton Bertulang Jumlah
: 1 buah
9. Pompa Air Bersih P-219
Fungsi : Untuk memompa air dari bak bersih ke kation dan anion exchanger Type
: Centrifugal pump Bahan
: Cast iron
Dasar perhitungan :
Rate aliran = 21107,4 kgjam = 46533,06 lbjam = 12,9258 lbdetik
Densitas air = 1 gcm
3
= 62,428 lbft
3
Viskositas μ air = 0,8007 cp = 0,8007 x 10
-3
kgm.s = 0,00054 lbft.dt Rate volumetrik Q
f
=
3
lbft 62,428
lbdt 12,9258
= 0,2070 ft
3
dt Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka diperoleh :
ID
opt
= 3,9 Q
f 0,45
x ρ
0,13
Peter Timmerhaus, pers. 15, hlm 892
ID
opt
= 3,9 0,2070
0,45
x 62,428
0,13
Universitas Sumatera Utara
= 3,2862 in Standarisasi ID = 3,5 in Sch. 40 Geankoplis, App.A-5 hal. 892
Diperoleh :
- OD
= 4,0 in
- ID
= 3,548 in
- A
= 0,0687 ft
2
Laju aliran fluida V A
area luas
Q volumetrik
rate V
f
= =
2 3
ft 0,0687
dt ft
0,2070 = 3,0138 ftdt
Cek jenis aliran fluida dt
lbft 0,000538
lbft 62,428
ftdt 3,0138
ft 12
3,548 μ
ρ V
D N
3 Re
⋅ ×
× =
⋅ ⋅
=
=
Re
N
103017,5 2100 Karena N
Re
2100, maka jenis aliran fluida adalah turbulen. Mc. Cabe jilid II, hal. 47
Ditentukan bahan pipa cast iron ε = 2,6 x 10
-4
m Geankoplis 6
th
, hal 88 Sehinggga :
0,002885 ft
3,54812 ftm
3,2808 x
m 10
2,6 D
ε
4
= ⋅
=
−
Dari Geankoplis 6
th
, gb. 2.10.3 hlm 88 , didapat f Fanning friction factor
f = 0,007
Menentukan panjang pipa :
- Pipa lurus =
30 ft - Elbow, 90
o
= 3 buah
K
f
= 3 x 0,75 = 2,25 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 - Gate valve
= 1 buah half open
K
f
= 1 x 4,5 = 4,5 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 - Globe valve =
1 buah wide open K
f
= 1 x 6 = 6
Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93
−
=
1 2
c
A A
1 55
, K
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.16 hal 93
= 55
, 3474
, 1
55 ,
=
−
Universitas Sumatera Utara
2 2
1 ex
A A
1 K
− =
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.15 hal 93
=
1 3474
, 1
2
=
−
∑
+ +
+ ∆
= 2
v K
K K
D L
f 4
F
2 f
c x
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.18 hal 94
∑
+ +
+ +
+ =
2 3,0138
6 4,5
2,25 0,55
1 3,54812
30 0,007
4 F
2
= ∑ F
77,8489 lb
f
ftlb
m
Menentukan tenaga penggerak pompa.
Berdasarkan pers. Bernoulli pers. 2.7.28, Geankoplis 6
th
hlm 64 : W
F P
P z
z g
v v
2 1
S 1
2 1
2 2
av 1
2 av
2
= +
∑ +
ρ −
+ −
+ −
α W
F P
g g
z g
2 v
S c
c 2
= +
∑ +
ρ ∆
+ ⋅
∆ +
⋅ α
⋅ ∆
Direncanakan : -
∆z = 15 ft
- ∆P =
- ∆v =
3,0138 ftdt -
α =
1 Maka :
-W
S
=
[ ]
77,8489 428
, 62
2 ,
32 8
, 9
15 2
, 32
1 2
3,0138
2
+
+
× +
× ×
W
S
= 82,5552 Tenaga penggerak
WHP =
550 Q
W
f S
ρ ⋅
⋅
= 550
428 ,
62 2070
, 82,5552
× ×
= 1,9401Hp Kapasitas = 92,9431 gallonmenit
η effisiensi pompa = 45 Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520
Universitas Sumatera Utara
η =
WHP BHP
0,45 Hp
1,9401 BHP
=
= 4,3115 Hp η effisiensi motor = 80
Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520 Daya motor =
η BHP
=
8 ,
Hp 4,3115
= 5,3893 Hp ≈ 6 Hp
Spesifikasi pompa :
Type : Centrifugal pump
Daya pompa : 6 Hp
Bahan konstruksi : Cast iron
Jumlah : 1 buah
10. Kation Exchanger D-210A
Fungsi : Untuk menghilangkan ion-ion positif yang dapat
menyebabkan kesadahan air. Resin yang digunakan adalah Hidrogen exchanger H
2
Z. Dimana tiap 1 m
3
H
2
Z dapat menghilangkan 6500 – 9000 gram hardness.
Direncanakan H
2
Z yang digunakan sebanyak 8000 gm
3
. Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-240 Grade M type 316
Dasar perhitungan :
Rate aliran = 21107,4 kgjam = 46533,06 lbjam = 12,9258 lbdetik
Densitas air = 1 gcm
3
= 62,428 lbft
3
Rate volumetrik Q
f
=
3
lbft 62,428
lbjam 06
, 46533
= 745,3876 ft
3
jam = 92,9431 gpm
Direncanakan : - Tangki berbentuk silinder
- Kecepatan air =
8 gpm ft
2
- Tinggi bad =
4 m = 13,124
Universitas Sumatera Utara
Luas penampang tangki =
air tan
Kecepa volumetrik
Rate
=
2
gpmft 8
gpm 9431
, 92
=11,6178 ft
2
Volume bad = Luas x tinggi = 11,6178 ft
2
x 2 x 13,124ft = 152,4733 ft
3
Mencari diameter bad : Luas =
π4 . d
2
11,6178 ft
2
= π4 x d
2
d =
3,8470 ft = 1,1725 m Direncanakan :
HD = 3
H = 3 x D = 3 x 3,847 ft
= 11,5411 ft = 3,5715 m Volume tangki :
V = H x A
= 11,5411 ft x 14,7998 ft
2
= 170,8079 ft
3
= 4,8338 m
3
Diasumsikan : tiap galon air mengandung 10 grain hardness, maka : Kandungan kation
= 92,9431 gal min x 10 graingal = 929,4318 grain menit = 55765,91 grain jam
Dalam 4,8338 m
3
H
2
Z dapat menghilangkan hardness sebanyak : = 4,8338 x 8000
= 38670,92 gram = 38670,92 x 2,20461000 lb gram x 8000 = 682031,3 grain
Umur resin =
injam 5765,91gra
5 grain
682031,3
= 12,2302 jam Jadi setelah 12,2302 jam resin harus segera diregenerasi dengan
menambahkan asam sulfat atau asam klorida.
Spesifikasi kation exchanger :
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-240 Grade M type 316
Diameter D : 1,1725 m
Tinggi H : 3,5175 m
Universitas Sumatera Utara
11. Anion Exchanger D-210B
Fungsi : Untuk
menghilangkan ion-ion negatif yang dapat menyebabkan kesadahan air.
Direncanakan anion exchanger yang digunakan sebanyak 8000 g m
3
. Bahan konstruksi :
Carbon Steel SA-240 Grade M type 316
Dasar perhitungan :
Rate aliran = 21107,4 kgjam = 46533,06 lbjam = 12,9258 lbdetik
Densitas air = 1 gcm
3
= 62,428 lbft
3
Rate volumetrik Q
f
=
3
lbft 62,428
lbjam 06
, 46533
= 745,3876 ft
3
jam = 92,9431 gpm
Direncanakan : - Tangki berbentuk silinder
- Kecepatan air =
8 gpm ft
2
- Tinggi bad =
4 m Luas penampang tangki =
air tan
Kecepa volumetrik
Rate
=
2
gpmft 8
gpm 9431
, 92
= 11,6178 ft
2
Volume bad = Luas x tinggi = 11,6178 ft
2
x 2 x 13,124ft = 152,4732 ft
3
Mencari diameter bad : Luas =
π4 . d
2
11,6178 ft
2
= π4 x d
2
d =
3,8470 ft = 1,1725 m Direncanakan :
HD = 3
Universitas Sumatera Utara
H = 3 x D = 3 x 3,847 ft
= 3,7707 ft = 11,5411 m Volume tangki :
V = H x A
= 11,5411 ft x 14,7998 ft
2
= 170,8079 ft
3
= 4,8338 m
3
Diasumsikan : tiap galon air mengandung 20 grain hardness, maka : Kandungan anion
= 92,9431 gal min x 20 graingal = 1858,864 grain menit = 111531,8 grain jam
Dalam 4,8338 m
3
DOH dapat menghilangkan hardness sebanyak : = 4,8338 x 8000 = 38670,92 gram
= 38670,92 x 2,20461000 lb gram x 8000 = 682031,3grain Umur resin
= grainjam
8 ,
111531 grain
682031,3 = 6,1151 jam
Jadi setelah 6,1151 jam resin harus segera diregenerasi dengan menambahkan NaOH.
Spesifikasi anion exchanger :
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-240 Grade M type 316
Diameter D : 1,1725 m
Tinggi H : 11,5411 m
12. Bak Air Lunak F-221
Fungsi : Untuk menampung air bersih untuk umpan boiler dan air pendingin Bahan konstruksi : Beton bertulang
Waktu tinggal : 8 jam
Dasar perhitungan :
Rate aliran = 21107,4 kgjam = 46533,06 lbjam = 12,9258 lbdetik
ρ air pada 30
o
C =
995,68 kg m
3
Rate volumetrik Q
f
=
3
kgm 995,68
kgjam 21107,4
= 21,1989 m
3
jam Waktu pengendapan = 8 jam
Volume air = Rate volumetrik x waktu pengendapan
Universitas Sumatera Utara
= 21,1989 m
3
jam x 8 jam = 169,5918 m
3
Direncanakan volume liquid = 80 volume bak, sehingga : Volume bak =
0,8 m
169,5918
3
= 211,9898 m
3
Bak berbentuk empat persegi panjang dengan ratio : Panjang : lebar : tinggi
= 5 : 3 : 2
Volume bak = 5 x x 3 x x 2 x = 30 x
3
Sehingga : Volume bak
= 30 x
3
211,9898 m
3
= 30 x
3
x =
1,9189 m Jadi ukuran bak air lunak :
Panjang = 5 x 1,9189 m = 9,5947 m Lebar
= 3 x 1,9189m = 5,7568 m Tinggi
= 2 x 1,9189 m = 3,8379 m
Spesifikasi bak air lunak :
Bentuk : Persegi panjang
Panjang P : 9,5947 m Lebar L
: 5,7568 m Tinggi T
: 3,8379 m Bahan
: Beton Bertulang Jumlah
: 1 buah
13. Pompa ke Deaerator P-222
Fungsi :
Untuk memompa air dari bak air lunak ke deaerator Type
: Centrifugal pump
Bahan :
Cast iron
Dasar perhitungan :
Rate aliran = 9487,182 kgjam = 20915,3 lbjam = 5,8098 lbdetik
Densitas air = 1 gcm
3
= 62,428 lbft
3
Viskositas μ air = 0,8007 cp = 0,8007 x 10
-3
kgm.s = 0,00054 lbft.dt
Universitas Sumatera Utara
Rate volumetrik Q
f
=
3
lbft 62,428
lbdt 8098
, 5
= 0,09306 ft
3
dt Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka diperoleh :
ID
opt
= 3,9 Q
f 0,45
x ρ
0,13
Peter Timmerhaus, pers. 15, hlm 892
ID
opt
= 3,9 0,09306
0,45
x 62,428
0,13
= 2,2930 in = 0,1910 ft Standarisasi ID = 2,5 in Sch. 40 Geankoplis, App.A-5 hal. 892
Diperoleh :
- OD
= 2,875 in
- ID
= 2,469 in
- A
= 0,03322 ft
2
Laju aliran fluida V
A area
luas Q
volumetrik rate
V
f
= =
2 3
ft 0,03322
dt ft
0,09306 = 2,8014 ftdt
Cek jenis aliran fluida
dt lbft
0,000538 lbft
62,428 ftdt
2,8014 ft
12 2,469
μ ρ
V D
N
3 Re
⋅ ×
× =
⋅ ⋅
=
=
Re
N
66635,88 2100 Karena N
Re
2100, maka jenis aliran fluida adalah turbulen. Mc. Cabe jilid II, hal. 47
Ditentukan bahan pipa cast iron ε = 2,6 x 10
-4
m Geankoplis 6
th
, hal 88 Sehinggga :
0,0097 ft
2,46912 ftm
3,2808 x
m 10
2,6 D
ε
4
= ⋅
=
−
Dari Geankoplis 6
th
, gb. 2.10.3 hlm 88 , didapat f Fanning friction factor
f = 0,007
Menentukan panjang pipa :
- Pipa lurus =
30 ft - Elbow, 90
o
= 2 buah
K
f
= 2 x 0,75 = 1,5 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 - Gate valve
= 1 buah half open
K
f
= 1 x 4,5 = 4,5 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 - Globe valve =
1 buah wide open
Universitas Sumatera Utara
K
f
= 1 x 6 = 6
Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93
−
=
1 2
c
A A
1 55
, K
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.16 hal 93
= 55
, 3474
, 1
55 ,
=
−
2 2
1 ex
A A
1 K
− =
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.15 hal 93
=
1 3474
, 1
2
=
−
∑
+ +
+ ∆
= 2
v K
K K
D L
f 4
F
2 f
c x
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.18 hal 94
∑
+ +
+ +
+ =
2 2,8014
6 4,5
1,5 0,55
1 2,46912
30 0,007
4 F
2
= ∑ F
69,1914 lb
f
ftlb
m
Menentukan tenaga penggerak pompa.
Berdasarkan pers. Bernoulli pers. 2.7.28, Geankoplis 6
th
hlm 64 : W
F P
P z
z g
v v
2 1
S 1
2 1
2 2
av 1
2 av
2
= +
∑ +
ρ −
+ −
+ −
α W
F P
g g
z g
2 v
S c
c 2
= +
∑ +
ρ ∆
+ ⋅
∆ +
⋅ α
⋅ ∆
Direncanakan : -
∆z = 10 ft
- ∆P =
- ∆v =
2,8014 ftdt -
α =
1 Maka :
-W
S
=
[ ]
69,1914 428
, 62
2 ,
32 8
, 9
10 2
, 32
1 2
2,8014
2
+
+
× +
× ×
W
S
= 72,3567 Tenaga penggerak
Universitas Sumatera Utara
WHP =
550 Q
W
f S
ρ ⋅
⋅
= 550
428 ,
62 0,0930
72,3567 ×
× = 0,7643 Hp
Kapasitas = 41,7753 gallonmenit η effisiensi pompa = 45 Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520
η =
WHP BHP
0,45 Hp
0,7643 BHP
=
= 1,6985 Hp η effisiensi motor = 80 Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520
Daya motor =
η BHP
=
80 ,
Hp 1,6985
= 2,1231 Hp ≈ 2 Hp
Spesifikasi pompa :
Type : Centrifugal pump
Daya pompa : 2 Hp
Bahan konstruksi : Cast iron
Jumlah : 1 buah
14. Deaerator D-223
Fungsi : Untuk menghilangkan gas impurities dalam air umpan
boiler dengan injeksi steam Bahan konstruksi : Carbon steel SA-240 Grade M type 316
Type : Silinder horisontal
Dasar perhitungan :
Rate aliran = 9487,182 kgjam = 20915,3 lbjam = 5,8098 lbdetik
ρ air pada 30
o
C = 995,68 kg m
3
Rate volumetrik Q
f
=
3
kgm 995,68
kgjam 182
, 9487
= 9,5283 m
3
jam Waktu pengendapan = 1 jam
Volume air = Rate volumetrik x waktu pengendapan
= 9,5283 m
3
jam x 1 jam = 9,5283 m
3
Universitas Sumatera Utara
Direncanakan volume liquid = 80 volume tangki, sehingga : Volume tangki
= 0,8
m 5283
, 9
3
= 11,9104 m
3
Menentukan dimensi tangki Diasumsikan L
s
= 1,5 D
i
Volume tangki = ¼
π . D
i 2
. L
s
11,9104 m
3
= ¼ π . D
i 2
. 1,5 D
i
11,9104 m
3
= 1,179D
i 3
D
i
= 2,1617 m Jadi tinggi tangki L
s
= 1,5 x 2,1617 m = 3,2426 m Menentukan tinggi tutup atas dan bawah h
h =
0,0756 D
i 3
h =
0,0756 x 2,1617 m
3
= 0,7673 m Jadi tinggi total tangki = L
s
+ h = 3,2426 m + 0,7673 m = 4,0063 m
Spesifikasi deaerator :
Type : Silinder horisontal
Tinggi H : 4,0063 m
Diameter Di : 2,1617 m Tutup
: standard dishead Jumlah
: 1 buah
15. Pompa ke Boiler P-224
Fungsi : Untuk memompa air deaerator ke boiler
Type : Centrifugal pump
Bahan : Cast iron
Dasar perhitungan :
Rate aliran = 9847,182 kgjam = 20915,3 lbjam = 5,8098 lbdetik
Densitas air = 1 gcm
3
= 62,428 lbft
3
Viskositas μ air = 0,8007 cp = 0,8007 x 10
-3
kgm.s = 0,00054 lbft.dt
Universitas Sumatera Utara
Rate volumetrik Q
f
=
3
lbft 62,428
lbdt 8098
, 5
= 0,09306 ft
3
dt Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka diperoleh :
ID
opt
= 3,9 Q
f 0,45
x ρ
0,13
Peter Timmerhaus, pers. 15, hlm 892
ID
opt
= 3,9 0,09306
0,45
x 62,428
0,13
= 2,2930 in = 0,191 ft Standarisasi ID = 2,5 in Sch. 40 Geankoplis, App.A-5 hal. 892
Diperoleh :
- OD
= 2,875 in
- ID
= 2,469 in
- A
= 0,03322 ft
2
Laju aliran fluida V
A area
luas Q
volumetrik rate
V
f
= =
2 3
ft 0,03322
dt ft
0,09306 = 2,8014 ftdt
Cek jenis aliran fluida
dt lbft
0,000538 lbft
62,428 ftdt
2,8014 ft
12 2,469
μ ρ
V D
N
3 Re
⋅ ×
× =
⋅ ⋅
=
=
Re
N
66635,88 2100 Karena N
Re
2100, maka jenis aliran fluida adalah turbulen. Mc. Cabe jilid II, hal. 47
Ditentukan bahan pipa cast iron ε = 2,6 x 10
-4
m Geankoplis 6
th
, hal 88 Sehinggga :
0,004146 ft
2,46912 ftm
3,2808 x
m 10
2,6 D
ε
4
= ⋅
=
−
Dari Geankoplis 6
th
, gb. 2.10.3 hlm 88 , didapat f Fanning friction factor
f = 0,007
Menentukan panjang pipa :
- Pipa lurus =
50 ft - Elbow, 90
o
= 2 buah
K
f
= 2 x 0,75 = 1,5 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 - Gate valve
= 1 buah half open
K
f
= 1 x 4,5 = 4,5 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 - Globe valve =
1 buah wide open
Universitas Sumatera Utara
K
f
= 1 x 6 = 6
Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93
−
=
1 2
c
A A
1 55
, K
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.16 hal 93
= 55
, 3474
, 1
55 ,
=
−
2 2
1 ex
A A
1 K
− =
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.15 hal 93
=
1 3474
, 1
2
=
−
∑
+ +
+ ∆
= 2
v K
K K
D L
f 4
F
2 f
c x
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.18 hal 94
∑
+ +
+ +
+ =
2 2,8014
6 4,5
1,5 0,55
1 2,46912
50 0,007
4 F
2
= ∑ F
79,8717 lb
f
ftlb
m
Menentukan tenaga penggerak pompa.
Berdasarkan pers. Bernoulli pers. 2.7.28, Geankoplis 6
th
hlm 64 : W
F P
P z
z g
v v
2 1
S 1
2 1
2 2
av 1
2 av
2
= +
∑ +
ρ −
+ −
+ −
α W
F P
g g
z g
2 v
S c
c 2
= +
∑ +
ρ ∆
+ ⋅
∆ +
⋅ α
⋅ ∆
Direncanakan : -
∆z = 20 ft
- ∆P =
- ∆v =
2,8014 ftdt -
α =
1 Maka :
-W
S
=
[ ]
79,8717 428
, 62
2 ,
32 8
, 9
20 2
, 32
1 2
2,8014
2
+
+
× +
× ×
W
S
= 86,0805 Tenaga penggerak
Universitas Sumatera Utara
WHP =
550 Q
W
f S
ρ ⋅
⋅
= 550
428 ,
62 0,09306
86,0805 ×
× = 0,9092 Hp
Kapasitas = 5,4360 gallonmenit η effisiensi pompa = 45 Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520
η =
WHP BHP
0,45 Hp
0,9092 BHP
=
= 2,0206 Hp η effisiensi motor = 80
Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520 Daya motor
=
η BHP
=
80 ,
Hp 2,0206
= 2,5281 Hp ≈ 3 Hp
Spesifikasi pompa :
Type : Centrifugal pump
Daya pompa : 3 Hp
Bahan konstruksi : Cast iron
Jumlah : 1 buah
16. Pompa ke Bak Air Pendingin P-225
Fungsi : Untuk memompa air lunak ke bak air pendingin
Type : Centrifugal pump
Bahan konstruksi : Cast Iron
Dasar perhitungan :
Rate aliran = 11620,21 kgjam = 25617,76 lbjam = 7,1160 lbdetik
Densitas air = 1 gcm
3
= 62,428 lbft
3
Viskositas μ air = 0,8007 cp = 0,8007 x 10
-3
kgm.s = 0,00054 lbft.dt Rate volumetrik Q
f
=
3
lbft 62,428
lbdt 7,1160
= 0,1139 ft
3
dt Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka diperoleh :
ID
opt
= 3,9 Q
f 0,45
x ρ
0,13
Peter Timmerhaus, pers. 15, hlm 892
Universitas Sumatera Utara
ID
opt
= 3,9 0,1139
0,45
x 62,428
0,13
= 2,5121 in = 0,2093 ft Standarisasi ID = 2,5 in Sch. 40 Geankoplis, App.A-5 hal. 892
Diperoleh :
- OD
= 2,875 in
- ID
= 2,469 in
- A
= 0,03322 ft
2
Laju aliran fluida V
A area
luas Q
volumetrik rate
V
f
= =
2 3
ft 0,03322
dt ft
0,1139 = 3,4131 ftdt
Cek jenis aliran fluida dt
lbft 0,000538
lbft 62,428
ftdt 3,4131
ft 12
2,469 μ
ρ V
D N
3 Re
⋅ ×
× =
⋅ ⋅
=
=
Re
N
81617,83 2100 Karena N
Re
2100, maka jenis aliran fluida adalah turbulen. Mc. Cabe jilid II, hal. 47
Ditentukan bahan pipa cast iron ε = 2,6 x 10
-4
m Geankoplis 6
th
, hal 88 Sehinggga :
0,004146 ft
12 2,469
ftm 3,2808
x m
10 2,6
D ε
4
= ⋅
=
−
Dari Geankoplis 6
th
, gb. 2.10.3 hlm 88 , didapat f Fanning friction factor
f = 0,007
Menentukan panjang pipa :
- Pipa lurus =
25 ft - Elbow, 90
o
= 3 buah
K
f
= 3 x 0,75 = 2,25 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 - Gate valve
= 1 buah half open
K
f
= 1 x 4,5 = 4,5 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 - Globe valve =
1 buah wide open K
f
= 1 x 6 = 6
Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93
−
=
1 2
c
A A
1 55
, K
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.16 hal 93
Universitas Sumatera Utara
= 55
, 3474
, 1
55 ,
=
−
2 2
1 ex
A A
1 K
− =
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.15 hal 93
=
1 3474
, 1
2
=
−
∑
+ +
+ ∆
= 2
v K
K K
D L
f 4
F
2 f
c x
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.18 hal 94
∑
+ +
+ +
+ =
2 3,4313
6 4,5
2,25 0,55
1 2,46912
25 0,007
4 F
2
= ∑ F
104,2116 lb
f
ftlb
m
Menentukan tenaga penggerak pompa.
Berdasarkan pers. Bernoulli pers. 2.7.28, Geankoplis 6
th
hlm 64 :
W F
P P
z z
g v
v 2
1
S 1
2 1
2 2
av 1
2 av
2
= +
∑ +
ρ −
+ −
+ −
α
W F
P g
g z
g 2
v
S c
c 2
= +
∑ +
ρ ∆
+ ⋅
∆ +
⋅ α
⋅ ∆
Direncanakan : -
∆z = 8 ft
- ∆P =
- ∆v =
3,4313 ftdt -
α =
1 Maka :
-W
S
=
[ ]
104,2116 428
, 62
2 ,
32 8
, 9
8 2
, 32
1 2
3,4313
2
+
+
× +
× ×
W
S
= 106,8292 Tenaga penggerak
WHP =
550 Q
W
f S
ρ ⋅
⋅
= 550
428 ,
62 0,113988
106,8292 ×
× = 1,3821Hp
Kapasitas = 51,1678 gallonmenit
Universitas Sumatera Utara
η effisiensi pompa = 45 Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520
η WHP
BHP =
0,45 Hp
1,3821 BHP
=
= 3,07152 Hp η effisiensi motor = 80
Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520 Daya motor
=
η BHP
=
82 ,
Hp 07152
, 3
= 3,8394 Hp ≈ 4 Hp
Spesifikasi pompa :
a. Type : Centrifugal pump
b. Daya pompa : 4 Hp
c. Bahan konstruksi : Cast iron
d. Jumlah : 1 buah
17. Bak Air Pendingin F-226
Fungsi : Sebagai tempat penampungan air pendingin
Bahan konstruksi : Beton bertulang
Dasar perhitungan :
Rate aliran = 11620,21 kgjam = 25617,76 lbjam = 7,1160 lbdetik
ρ air pada 30
o
C = 995,68 kg m
3
Rate volumetrik =
3
kgm 995,68
kgjam 21
, 11620
= 11,6706 m
3
jam Waktu tinggal
= 7 jam Volume air
= Rate volumetrik x waktu pengendapan = 11,6706 m
3
jam x 7 jam = 81,6944 m
3
Direncanakan volume liquid = 80 volume bak, sehingga : Volume bak =
0,8 m
6944 ,
81
3
= 102,118 m
3
Bak berbentuk empat persegi panjang dengan ratio : Panjang : lebar : tinggi =
5 : 3 : 2 Volume bak
= 5 x x 3 x x 2 x = 30 x
3
Universitas Sumatera Utara
Sehingga : Volume bak = 30 x
3
102,118 m
3
= 30 x
3
x = 1,5042 m
Jadi ukuran bak : Panjang P
= 5 x 1,5042 m = 7,5213 m
Lebar L = 3 x 1,5042 m = 4,5128 m
Tinggi T = 2 x 1,5042 m
= 3,0085 m
Spesifikasi bak air pendingin :
Bentuk : Persegi panjang
Panjang P : 7,5213 m Lebar L
: 4,5128 m Tinggi T
: 3,0085 m Bahan
: Beton Bertulang Jumlah
: 1 buah
18. Pompa ke Peralatan P-227
Fungsi : Untuk memompa air dari bak air pendingin ke peralatan proses
Type : Centrifugal pump
Bahan : Cast Iron
Dasar perhitungan :
Rate aliran = 11620,21 kgjam = 25617,76 lbjam = 7,1160 lbdetik
Densitas air = 1 gcm
3
= 62,428 lbft
3
Viskositas μ air = 0,8007 cp = 0,8007 x 10
-3
kgm.s = 0,00054 lbft.dt Rate volumetrik Q
f
=
3
lbft 62,428
lbdt 7,1160
= 0,11398 ft
3
dt Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka diperoleh :
ID
opt
= 3,9 Q
f 0,45
x ρ
0,13
Peter Timmerhaus, pers. 15, hlm 892
ID
opt
= 3,9 0,11398
0,45
x 62,428
0,13
= 2,5121 in
Universitas Sumatera Utara
Standarisasi ID = 2,5 in Sch. 40 Geankoplis, App.A-5 hal. 892 Diperoleh
: -
OD =
2,875 in -
ID =
2,469 in -
A =
0,03322 ft
2
Laju aliran fluida V
A area
luas Q
volumetrik rate
V
f
= =
2 3
ft 0,03322
dt 0,11398ft
= 3,4313 ftdt Cek jenis aliran fluida
dt lbft
0,000538 lbft
62,428 ftdt
3,4313 ft
12 2,469
μ ρ
V D
N
3 Re
⋅ ×
× =
⋅ ⋅
=
=
Re
N
81617,83 2100 Karena N
Re
2100, maka jenis aliran fluida adalah turbulen. Mc. Cabe jilid II, hal. 47
Ditentukan bahan pipa cast iron ε = 2,6 x 10
-4
m Geankoplis 6
th
, hal 88 Sehinggga :
0,004146 ft
12 2,469
ftm 3,2808
x m
10 2,6
D ε
4
= ⋅
=
−
Dari Geankoplis 6
th
, gb. 2.10.3 hlm 88 , didapat f Fanning friction factor
f = 0,007
Menentukan panjang pipa :
- Pipa lurus =
80 ft - Elbow, 90
o
= 3 buah
K
f
= 3 x 0,75 = 2,25 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 - Gate valve
= 1 buah half open
K
f
= 1 x 4,5 = 4,5 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 - Globe valve =
1 buah wide open K
f
= 1 x 6 = 6
Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93
−
=
1 2
c
A A
1 55
, K
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.16 hal 93
= 55
, 3474
, 1
55 ,
=
−
Universitas Sumatera Utara
2 2
1 ex
A A
1 K
− =
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.15 hal 93
=
1 3474
, 1
2
=
−
∑
+ +
+ ∆
= 2
v K
K K
D L
f 4
F
2 f
c x
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.18 hal 94
∑
+ +
+ +
+ =
2 3,43130
6 4,5
2,25 0,55
1 2,46912
80 0,007
4 F
2
= ∑ F
148,2742 lb
f
ftlb
m
Menentukan tenaga penggerak pompa.
Berdasarkan pers. Bernoulli pers. 2.7.28, Geankoplis 6
th
hlm 64 : W
F P
P z
z g
v v
2 1
S 1
2 1
2 2
av 1
2 av
2
= +
∑ +
ρ −
+ −
+ −
α W
F P
g g
z g
2 v
S c
c 2
= +
∑ +
ρ ∆
+ ⋅
∆ +
⋅ α
⋅ ∆
Direncanakan : -
∆z = 12 ft
- ∆P =
- ∆v =
3,4313 ftdt -
α =
1 Maka :
-W
S
=
[ ]
148,2742 428
, 62
2 ,
32 8
, 9
12 2
, 32
1 2
3,4313
2
+
+
× +
× ×
W
S
= 152,1092 Tenaga penggerak
WHP =
550 Q
W
f S
ρ ⋅
⋅
= 550
428 ,
62 0,11398
152,1092 ×
× = 1,9680 Hp
Kapasitas = 51,1678 gallonmenit η effisiensi pompa = 45 Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520
Universitas Sumatera Utara
η =
WHP BHP
0,45 Hp
1,9680 BHP
=
= 4,3733 Hp η effisiensi motor = 80
Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520 Daya motor
=
η BHP
=
8 ,
Hp 3733
, 4
= 5,4667 Hp ≈ 6 Hp
Spesifikasi pompa :
Type : Centrifugal pump
Daya pompa : 6 Hp
Bahan konstruksi : Cast iron
Jumlah : 1 buah
19. Cooling Tower P-240
Fungsi : Untuk mendinginkan air yang akan digunakan sebagai air pendingin.
Dasar perhitungan :
Rate aliran = 11620,21 kgjam = 25617,76 lbjam = 7,1160 lbdetik
ρ air pada 30
o
C = 995,68 kg m
3
Rate volumetrik =
3
kgm 995,68
kgjam 21
, 11620
= 11,6706 m
3
jam = 51,1678 gpm Suhu wet bulb udara
= 25
o
C = 77 F Suhu air masuk menara
= 45
o
C = 113 F Suhu air pendingin
= 30
o
C = 86 F Digunakan counter flow encluced draft tower, dari Perry’s fig 12-14 hal. 12-17
maka didapatkan konsentrasi air = 2,5 gpm ft
2
Sehingga luas yang dibutuhkan : A =
2
gpmft 2,5
gpm 1678
, 51
= 20,4671 ft
2
Menghitung diameter
Luas = π4 . d
2
20,4671 ft
2
= π4 . d
2
Universitas Sumatera Utara
d = 5,1061 ft = 1,5562 m
Menghitung volume
Direncanakan tinggi tower L = 3 d L = 3 x 1,5562 m = 4,6688 m
Volume = π4 . d
2
. L =
π4 x 1,5562 m
2
x 4,6688 m = 8,8767 m
3
= 313,473 ft
3
Dari Perry’s edisi 7, gambar 12-15 hal. 12-17, didapatkan : Standard power performance adalah 100 , maka :
Hp fanluas tower area ft
2
= 0,041 Hpft
2
Hp fan = 0,041 Hpft
2
x luas tower ft
2
= 0,041 Hpft
2
x 20,4671 ft
2
= 0,8391 Hp ≈ 1 Hp
Spesifikasi cooling tower :
Diameter D : 1,5562 m Tinggi L
: 4,6688 m Type
: Induced Draft Daya fan
: 1 Hp Jumlah
: 1 buah
20. Pompa ke Bak Klorinasi P-228
Fungsi : Untuk memompa air dari bak air bersih ke bak klorinasi
Type : Centrifugal pump
Bahan konstruksi : Cast Iron
Dasar perhitungan :
Rate aliran = 654,5000 kgjam = 1442,9107 lbjam = 0,4008 lbdetik
Densitas air = 1 gcm
3
= 62,428 lbft
3
Viskositas μ air = 0,8007 cp = 0,8007 x 10
-3
kgm.s = 0,00054 lbft.dt Rate volumetrik Q
f
=
3
lbft 62,428
lbdt 0,4008
= 0,0064 ft
3
dt Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka diperoleh :
Universitas Sumatera Utara
ID
opt
= 3,9 Q
f 0,45
x ρ
0,13
Peter Timmerhaus, pers. 15, hlm 892
ID
opt
= 3,9 0,0064
0,45
x 62,428
0,13
= 0,6884 in = 0,0574 ft Standarisasi ID = ¾ in Sch. 40 Geankoplis, App.A-5 hal. 892
Diperoleh :
- OD
= 1,05 in
- ID
= 0,824 in
- A
= 0,00371 ft
2
Laju aliran fluida V
A area
luas Q
volumetrik rate
V
f
= =
2 3
ft 0,00371
dt ft
0,0064 = 1,7305 ftdt
Cek jenis aliran fluida
dt lbft
0,000538 lbft
62,428 ftdt
1,7305 ft
12 0,824
μ ρ
V D
N
3 Re
⋅ ×
× =
⋅ ⋅
=
=
Re
N
13737,7386 2100 Karena N
Re
2100, maka jenis aliran fluida adalah turbulen. Mc. Cabe jilid II, hal. 47
Ditentukan bahan pipa cast iron ε = 2,6 x 10
-4
m Geankoplis 6
th
, hal 88 Sehinggga :
0,0124 ft
0,82412 ftm
3,2808 x
m 10
2,6 D
ε
4
= ⋅
=
−
Dari Geankoplis 6
th
, gb. 2.10.3 hlm 88 , didapat f Fanning friction factor
f = 0,014
Menentukan panjang pipa :
- Pipa lurus =
20 ft - Elbow, 90
o
= 3 buah
K
f
= 3 x 0,75 = 2,25 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 - Gate valve
= 1 buah half open
K
f
= 1 x 4,5 = 4,5 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 - Globe valve =
1 buah wide open K
f
= 1 x 6 = 6
Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93
Universitas Sumatera Utara
− =
1 2
c
A A
1 55
, K
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.16 hal 93
= 55
, 3474
, 1
55 ,
=
−
2 2
1 ex
A A
1 K
− =
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.15 hal 93
=
1 3474
, 1
2
=
−
∑
+ +
+ ∆
= 2
v K
K K
D L
f 4
F
2 f
c x
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.18 hal 94
∑
+ +
+ +
+ =
2 1,7305
6 4,5
2,25 0,55
1 0,82412
20 0,014
4 F
2
= ∑ F
45,8364 lb
f
ftlb
m
Menentukan tenaga penggerak pompa.
Berdasarkan pers. Bernoulli pers. 2.7.28, Geankoplis 6
th
hlm 64 :
W F
P P
z z
g v
v 2
1
S 1
2 1
2 2
av 1
2 av
2
= +
∑ +
ρ −
+ −
+ −
α
W F
P g
g z
g 2
v
S c
c 2
= +
∑ +
ρ ∆
+ ⋅
∆ +
⋅ α
⋅ ∆
Direncanakan : -
∆z = 5 ft
- ∆P =
- ∆v =
1,7305 ftdt -
α =
1 Maka :
-W
S
=
[ ]
45,8364 428
, 62
2 ,
32 8
, 9
5 2
, 32
1 2
1,7305
2
+
+
× +
× ×
W
S
= 47,4046 Tenaga penggerak
WHP =
550 Q
W
f S
ρ ⋅
⋅
Universitas Sumatera Utara
= 550
428 ,
62 ,0064
47,4046 ×
× = 0,0345 Hp
Kapasitas = 2,8589 gallonmenit η effisiensi pompa = 45 Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520
η =
WHP BHP
0,45 Hp
0,0345 BHP
=
= 0,0768 Hp η effisiensi motor = 80
Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520 Daya motor =
η BHP
=
80 ,
Hp 0768
,
= 0,0960 Hp ≈ 1 Hp
Spesifikasi pompa :
Type : Centrifugal pump
Daya pompa : 1Hp
Bahan konstruksi : Cast iron
Jumlah : 1 buah
21. Bak Klorinasi F-230
Fungsi : Untuk menampung air yang akan dinetralkan dengan reaksi
klorinasi. Bahan konstruksi : Beton bertulang
Dasar perhitungan :
Rate aliran = 654,5000 kgjam = 1442,9107 lbjam = 0,4008 lbdetik
ρ air pada 30
o
C = 995,68 kg m
3
Rate volumetrik =
3
kgm 995,68
kgjam 5
, 654
= 0,6573 m
3
jam Waktu tinggal
= 12 jam Volume air
= Rate volumetrik x waktu pengendapan = 0,6573 m
3
jam x 12 jam = 7,8876 m
3
Direncanakan volume liquid = 80 volume bak, sehingga :
Universitas Sumatera Utara
Volume bak = 0,8
m 8876
, 7
3
= 9,8595 m
3
Bak berbentuk empat persegi panjang dengan ratio : Panjang : lebar : tinggi
= 5 : 3 : 2
Volume bak = 5 x x 3 x x 2 x = 30 x
3
Sehingga : Volume bak
= 30 x
3
9,8595 m
3
= 30 x
3
x =
0,69 m Jadi ukuran bak klorinasi :
Panjang = 5 x 0,69 m
= 3,45 m Lebar
= 3 x 0,69 m = 2,07 m
Tinggi = 2 x 0,69 m
= 1,38 m
Spesifikasi bak klorinasi :
Bentuk : persegi panjang
Panjang P : 3,45 m = 135,8265 in Lebar L
: 2,07 m = 81,4959 in Tinggi T
: 1,38 m = 54,3306 in Bahan
: Beton Bertulang Jumlah
: 1 buah
22. Pompa ke Bak Air Sanitasi P-229
Fungsi : Untuk memompa air dari bak klorinasi ke bak air sanitasi
Type : Centrifugal pump
Bahan konstruksi : Cast Iron
Dasar perhitungan :
Rate aliran = 654,5000 kgjam = 1442,9107 lbjam = 0,4008 lbdetik
Densitas air = 1 gcm
3
= 62,428 lbft
3
Viskositas μ air = 0,8007 cp = 0,8007 x 10
-3
kgm.s = 0,00054 lbft.dt
Universitas Sumatera Utara
Rate volumetrik Q
f
=
3
lbft 62,428
lbdt 0,4008
= 0,0064 ft
3
dt Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka diperoleh :
ID
opt
= 3,9 Q
f 0,45
x ρ
0,13
Peter Timmerhaus, pers. 15, hlm 892
ID
opt
= 3,9 0,0064
0,45
x 62,428
0,13
= 0,6884 in = 0,0574 ft Standarisasi ID = ¾ in Sch. 40 Geankoplis, App.A-5 hal. 892
Diperoleh :
- OD
= 1,05 in
- ID
= 0,824 in
- A
= 0,00371 ft
2
Laju aliran fluida V
A area
luas Q
volumetrik rate
V
f
= =
2 3
ft 0,00371
dt ft
0,0064 = 1,7305 ftdt
Cek jenis aliran fluida
dt lbft
0,000538 lbft
62,428 ftdt
1,7305 ft
12 0,824
μ ρ
V D
N
3 Re
⋅ ×
× =
⋅ ⋅
=
=
Re
N
13737,7386 2100 Karena N
Re
2100, maka jenis aliran fluida adalah turbulen. Mc. Cabe jilid II, hal. 47
Ditentukan bahan pipa cast iron ε = 2,6 x 10
-4
m Geankoplis 6
th
, hal 88 Sehinggga :
0,0124 ft
0,82412 ftm
3,2808 x
m 10
2,6 D
ε
4
= ⋅
=
−
Dari Geankoplis 6
th
, gb. 2.10.3 hlm 88 , didapat f Fanning friction factor
f = 0,014
Menentukan panjang pipa :
- Pipa lurus =
25 ft - Elbow, 90
o
= 2 buah
K
f
= 2 x 0,75 = 1,5 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 - Gate valve
= 1 buah half open
K
f
= 1 x 4,5 = 4,5 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 - Globe valve =
1 buah wide open
Universitas Sumatera Utara
K
f
= 1 x 6 = 6
Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93
−
=
1 2
c
A A
1 55
, K
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.16 hal 93
= 55
, 3474
, 1
55 ,
=
−
2 2
1 ex
A A
1 K
− =
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.15 hal 93
=
1 3474
, 1
2
=
−
∑
+ +
+ ∆
= 2
v K
K K
D L
f 4
F
2 f
c x
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.18 hal 94
∑
+ +
+ +
+ =
2 1,7305
6 4,5
5 ,
1 0,55
1 0,82412
25 0,014
4 F
2
= ∑ F
50,8192 lb
f
ftlb
m
Menentukan tenaga penggerak pompa.
Berdasarkan pers. Bernoulli pers. 2.7.28, Geankoplis 6
th
hlm 64 : W
F P
P z
z g
v v
2 1
S 1
2 1
2 2
av 1
2 av
2
= +
∑ +
ρ −
+ −
+ −
α W
F P
g g
z g
2 v
S c
c 2
= +
∑ +
ρ ∆
+ ⋅
∆ +
⋅ α
⋅ ∆
Direncanakan : -
∆z = 10 ft
- ∆P =
- ∆v =
1,7305 ftdt -
α =
1 Maka :
-W
S
=
[ ]
50,8192 428
, 62
2 ,
32 8
, 9
10 2
, 32
1 2
1,7305
2
+
+
× +
× ×
W
S
= 53,9092 Tenaga penggerak
Universitas Sumatera Utara
WHP =
550 Q
W
f S
ρ ⋅
⋅
= 550
428 ,
62 ,0064
53,9092 ×
× = 0,0393 Hp
Kapasitas = 2,8589 gallonmenit η effisiensi pompa = 45 Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520
η =
WHP BHP
0,45 Hp
0,0393 BHP
=
= 0,0873 Hp η effisiensi motor = 80
Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520 Daya motor =
η BHP
=
80 ,
Hp 0873
,
= 0,1091 Hp ≈ 1 Hp
Spesifikasi pompa :
Type : Centrifugal pump Daya pompa : 1Hp
Bahan konstruksi : Cast iron
Jumlah : 1 buah
23. Bak Air Sanitasi F-231
Fungsi : Sebagai tempat penampungan air sanitasi
Bahan konstruksi : Beton bertulang
Dasar perhitungan :
Rate aliran = 654,5000 kgjam = 1442,9107 lbjam = 0,4008 lbdetik
ρ air pada 30
o
C = 995,68 kg m
3
Rate volumetrik =
3
kgm 995,68
kgjam 5
, 654
= 0,6573 m
3
jam Waktu tinggal
= 12 jam Volume air
= Rate volumetrik x waktu pengendapan = 0,6573 m
3
jam x 12 jam = 7,8876 m
3
Direncanakan volume liquid = 80 volume bak, sehingga :
Universitas Sumatera Utara
Volume bak = 0,8
m 8876
, 7
3
= 9,8595 m
3
Bak berbentuk empat persegi panjang dengan ratio : Panjang : lebar : tinggi
= 5 : 3 : 2
Volume bak = 5 x x 3 x x 2 x = 30 m
3
Sehingga : Volume bak
= 30 x
3
9,8595 m
3
= 30 x
3
x =
0,69 m Jadi ukuran bak air sanitasi :
Panjang = 5 x 0,69 m
= 3,45 m Lebar
= 3 x 0,69 m = 2,07 m
Tinggi = 2 x 0,69 m
= 1,38 m
Spesifikasi bak air sanitasi :
Bentuk : persegi panjang
Panjang P : 3,45 m Lebar L
: 2,07 m Tinggi T
: 1,38 m Bahan
: Beton Bertulang Jumlah
: 1 buah
24. Pompa Air Proses P-241
Fungsi : Untuk memompa air bersih ke peralatan
Type : Centrifugal pump
Bahan konstruksi : Cast Iron
Dasar Perhitungan :
Rate aliran = 9573,41 kgjam = 21105,4 lbjam = 5,8626 lbdetik
Densitas air = 1 gcm
3
= 62,428 lbft
3
Viskositas μ air = 0,8007 cp = 0,8007 x 10
-3
kgm.s = 0,00054 lbft.dt
Universitas Sumatera Utara
Rate volumetrik Q
f
=
3
lbft 62,428
lbdt 8626
, 5
= 0,09391 ft
3
dt Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka diperoleh :
ID
opt
= 3,9 Q
f 0,45
x ρ
0,13
Peter Timmerhaus, pers. 15, hlm 892
ID
opt
= 3,9 0,09391
0,45
x 62,428
0,13
= 2,3024 in = 0,1918 ft Standarisasi ID = 2,5 in Sch. 40 Geankoplis App. 5 hlm 892
Diperoleh : -
OD =
2,875 in -
ID =
2,469 in -
A =
0,03322 ft
2
Laju aliran fluida V A
area luas
Q volumetrik
rate V
f
= =
2 3
ft 0,03322
dt ft
0,09391 = 2,8269 ftdt
Cek jenis aliran fluida dt
lbft 0,000538
lbft 62,428
ftdt 2,8269
ft 12
2,469 μ
ρ V
D N
3 Re
⋅ ×
× =
⋅ ⋅
=
=
Re
N
6524,889 2100 Karena N
Re
2100, maka jenis aliran fluida adalah turbulen. Mc. Cabe jilid II, hal. 47
Ditentukan bahan pipa cast iron ε = 2,6 x 10
-4
m Geankoplis 6
th
, hal 88 Sehinggga :
0,004272 ft
2,46912 ftm
3,2808 x
m 10
2,6 D
ε
4
= ⋅
=
−
Dari Geankoplis 6
th
, gb. 2.10.3 hlm 88 , didapat f Fanning friction factor
f = 0,018
Menentukan panjang pipa :
- Pipa lurus =
80 ft - Elbow, 90
o
= 2 buah
K
f
= 2 x 0,75 = 1,5 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 - Gate valve
= 1 buah half open
K
f
= 1 x 4,5 = 4,5 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 - Globe valve =
1 buah wide open
Universitas Sumatera Utara
K
f
= 1 x 6 = 6
Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 K
C
=
−
1 2
A A
1 55
, Geankoplis 6
th
pers. 2.10.16 hal 93
= 55
, 006
, 1
55 ,
=
−
K
ex
=
2 2
1
A A
1
−
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.15 hal 93
=
1 006
, 1
2
=
−
∑
+ +
+ ∆
= 2
v K
K K
D L
f 4
F
2 f
c x
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.18 hal 94
∑
+ +
+ +
+ =
2 2,8269
6 4,5
5 ,
1 0,55
1 2,46912
80 0,018
4 F
2
= ∑ F
1190,726 lb
f
ftlb
m
Menentukan tenaga penggerak pompa.
Berdasarkan pers. Bernoulli pers. 2.7.28, Geankoplis 6
th
hlm 64 : W
F P
P z
z g
v v
2 1
S 1
2 1
2 2
av 1
2 av
2
= +
∑ +
ρ −
+ −
+ −
α W
F P
g g
z g
2 v
S c
c 2
= +
∑ +
ρ ∆
+ ⋅
∆ +
⋅ α
⋅ ∆
Direncanakan : -
∆z = 10 ft -
∆P =0 -
∆v = 2,8269 ftdt -
α =1
Maka : -W
S
=
726 ,
1190 428
, 62
2 ,
32 8
, 9
10 2
, 32
1 2
2869 ,
2
2
+
+
× +
× ×
W
S
= 1193,893 Tenaga penggerak
Universitas Sumatera Utara
WHP =
550 Q
W
f S
ρ ⋅
⋅
= 550
428 ,
62 0,09391
1193,893 ×
× = 12,7260 Hp
η effisiensi pompa = 45 Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520 η
WHP BHP
=
0,45 Hp
12,7260 BHP
=
= 28,2801 Hp η effisiensi motor = 80
Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520 Daya motor
=
η BHP
=
8 ,
Hp 28,2801
= 35,35 Hp ≈ 35 Hp
Spesifikasi pompa :
Tipe : Centrifugal pump
Daya pompa : 35 Hp
Bahan konstruksi : Cast iron
Jumlah : 1 buah
LD.3. Unit Penyediaan Listrik
Kebutuhan tenaga listrik pada Pra Rencana Pabrik Kuprisulfatpentahidrat ini direncanakan dan disediakan oleh PLN dan generator set. Tenaga listrik yang
disediakan digunakan untuk menggerakkan motor, penerangan, instrumentasi dan lainnya.
Kebutuhan listrik terbagi menjadi : a. Peralatan proses produksi
b. Penerangan pabrik c. Listrik untuk penerangan
LD.3.1. Peralatan proses produksi
Pemakaian listrik untuk peralatan proses produksi dapat dilihat dalam tabel berikut :
Tabel LD.5 Kebutuhan listrik pada proses produksi
Universitas Sumatera Utara
No Kode
Nama Alat DayaHp
1 R-110 Reaktor
296 2 J-112
Belt conveyor 2
3 P-115 Pompa storage H2SO4
3 4 M-116
Tangki Pengencer H2SO4 1
5 P-117 Pompa
6 6 P-127A
Pompa 23
7 H-121 Rotary Vacuum filter
1 8 P-127-B
Pompa 21
9 P-127-C Pompa
7 10 H-126
Centrifuge 26,4
11 J-131 Belt conveyor
2 12 B-130
Rotary Dryer 18
13 G-133 Blower
2
Tota
l 408,4
LD 3.2. Daerah pengolahan air Unit Utilitas
Pemakaian listrik untuk daerah pengolahan air water treatment dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel LD.6. Pemakaian listrik pada daerah pengolahan air
No Kode Nama Alat
DayaHp
1 P-211
Pompa Air Sungai 15
2 P-213
Pompa Sedimentasi 10
3 P-215
Pompa Skimer 10
4 F-216
Clarifier 2
5 P-219
Pompa Air Bersih 6
6 P-222
Pompa Ke Deaerator 2
7 P-224
Pompa Ke Boiler 3
8 P-225
Pompa Ke Bak Air Pendingin 4
9 P-227
Pompa Ke Peralatan 6
10 Q-220
Boiler 2
Universitas Sumatera Utara
11 F-240
Cooling Tower 1
12 P-228
Pompa Ke Bak Klorinasi 1
13 P-229
Pompa Ke Bak Air Sanitasi 1
14 P-241
Pompa Air Proses 35
Total 98
Pemakaian listrik untuk daerah pengolahan Refrigerant dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel LD.7. Pemakaian listrik pada daerah pengolahan Refrigerant
No Kode
Nama Alat DayaHp
1 P-252 Pompa ke penampungan sementara
1 2 P-254
Pompa ke referigerator 1
3 P-255 Pompa Ke peralatan
2
Total 4
Jadi kebutuhan listrik untuk proses, unit utilitas dan refrigerant adalah: =
408,4 + 98 + 4 Hp = 510,4 Hp =
510,4 Hp x 0,7457 kWHp = 380,6 kW
LD.3.3. Listrik untuk penerangan
Pemakaian listrik untuk penerangan dapat diperoleh dengan mengetahui luas bangunan dan areal lahan yang dipergunakan, dengan menggunakan rumus :
L =
D U
F A
⋅ ⋅
Dimana : -
L =
lumen outlet -
A =
luas daerah -
F =
foot candle -
U =
koefisien utilitas = 0,8 -
D =
efisiensi penerangan rata-rata = 0,75
Universitas Sumatera Utara
Tabel LD.8. Pemakaian listrik untuk penerangan
No Bangunan
Luas Candle
ft Lumen
m
2
ft
2
1. Pos keamanan 12
129,167 10
2152,783 2. Taman
200 2152,782
5 17939,85
3. Tempat Parkir 400
4305,564 5
35879,7 4. Kantor Umum
450 4843,76
10 80729,33
5. Kantor bagian Proses 200
2152,782 5
17939,85 6. Musholla
50 538,1955
5 4484,963
7. Poliklinik 40
430,5564 5
3587,97 8. Kantin
64 688,8903
5 5740,753
9. Toilet 30
322,9173 5
2690,978 10. Sarana Olahraga
200 2152,782
10 35879,7
11. Unit PMK 24
258,334 10
4305,567 12. Bengkel
150 1614,587
10 26909,78
13. Gudang 150
1614,587 10
26909,78 14. Ruang control
80 861,1128
10 14351,88
15. Laboratorium 120
1291,669 10
21527,82 16. Daerah proses
2100 22604,21
20 753473,7
17. Daerah Utilitas 300
3229,173 10
53819,55 18. Unit pengolahan air
700 7534,737
10 125579
19. Unit Pengolahan limbah 300
3229,173 10
53819,55 20. Area Penyimpanan bahan
450 4843,76
5 40364,67
21. Daerah perluasan pabrik 1000
10763,91 5
89699,31 22. Jalan
2674 28782,7
5 239855,8
23. Area penyimpanan produk 200
2152,782 10
35879,7
J u m l a h 9894 106498,1313
190 1693521,934
Kebutuhan Listrik untuk penerangan =
12.000 0,75
0,8 Lumen
×
=
000 .
12 75
, 8
, 934
, 1693521
×
= 235,2114 Kw
LD.3.4. Kebutuhan listrik untuk lain-lain
Kebutuhan listrik untuk keperluan seperti peralatan kantor, lemari Es, Ac dan lain-lain, ditetapkan 10 kW
Universitas Sumatera Utara
LD.3.5. Total kebutuhan listrik
Kebutuhan listrik = 380,6053 + 235,2114 + 10 = 625,8166 kW
Ditetapkan faktor keamanan : 10 Kebutuhan listrik total = 625,8166+ 10 x 625,8166
= 688,3983 kW Direncanakan pemenuhan kebutuhan listrik berasal dari PLN 100 dan unit
generator digunakan sebagai emergensi jika suplai listrik dari PLN mati. Kapsitas generator = 688,3983 kW
Effisiensi : 80 Kapsitas total generator =
8 ,
688,3983
= 860,4979 kW Spesifikasi Generator :
Type
: AC generator 3 phase
Kapasitas : 860,4979 kW, 380220 Volt
Frekwensi : 5060 Hz
Jumlah : 2 buah 1 cadangan
LD.4. Unit Penyediaan Bahan Bakar
Unit bahan bakar bertugas menyediakan bahan bakar untuk kebutuhan bahan bakar untuk keperluan utilitas.
Kebutuhan bahan bakar untuk boiler = 155,3719 lb jam
Tangki Bahan Bakar
Fungsi : Untuk menyimpan bahan bakar yang akan digunakan. Type : Fixed roof
Bahan : High Alloy Steel SA 240 Grade A Kondisi
: P = 14,7 psia
T = 30
o
C
Dasar Perhitungan
Waktu penyimpanan = 15 hari
Massa bahan bakar = 15 hari x 3728,926 lb hari
= 55933,9 lb
Universitas Sumatera Utara
Volume bahan bakar =
3
lbft 55
lb 9
, 55933
= 1016,98 ft
3
Volume bahan bakar dianggap menempati 80 volume tangki Volume tangki =
0,8 ft
1016,98
3
= 1271,225 ft
3
Mencari diameter tangki:
Ls = 1,5 di Volume tangki
= Ls
di 4
2 1
tg .
24 di
.
2 3
π +
α π
1271,225 ft
3
= di
5 ,
1 di
4 30
tg .
24 di
.
2 o
3
π +
π
1271,225 ft
3
= 0,2266di
3
+ 1,1775di
3
1271,225 ft
3
= 1,4041di
3
di = 9,6740ft = 116,0885 in
Menentukan tekanan design Pi :
Volume bahan dalam shell = volume bahan – volume conis
= 1016,98 -
o 2
30 24.tg
π9,6740
= 1015,068 ft
3
Tinggi bahan bakar dalam shell =
2
d 14
shell dalam
bahan Volume
⋅ π
=
2
6740 ,
9 .
. 4
1 1015,068
π = 13,8168 ft
Tekanan hidrostatik Ph =
144 1
13,8168 lbft
55 144
1 H
ρ
3
− =
−
= 4,8953 psi Tekanan design Pi = 4,8953 + 14,7 = 19,5953 psia
= 19,5953 – 14,7 = 19,5953 psig
Menentukan tebal silinder ts:
Bahan : Carbon steel SA 240 Grade M Type 316
Universitas Sumatera Utara
f allowble : 18750 psi
Brownell and Young, hal : 254 Faktor korosi C : 116 in
Type pengelasan : double welded butt jointE = 0,8 Tekanan design Pi = 11,1178 psig
ts =
C pi
0,6. 2f.E
di .
pi +
−
ts =
16 1
8953 ,
4 .
6 ,
8 ,
18750 2
0885 ,
116 8953
, 4
+ −
ts = 16
0,4416 ≈
16 3
in
Standarisasi do :
do = di + 2.ts do = 116,0885 + 2316
do = 116,4635 in
Dari tabel 5-7 Brownell and Young, hal : 90 didapat harga : do = 120
Menentukan harga di baru :
di = do - 2.ts di = 120 – 2 316
di = 119,625 in = 5,9687 ft
Cek hubungan Ls dengan di
Volume tangki = Ls
di 4
π 30
24.tg π.di
2 o
3
+
1271,225 ft
3
= Ls
9,6740 4
π 30
24.tg π.9,6740
2 o
3
+ 1271,225 ft
3
= 18,4927+ 73,4659 Ls Ls
= 17,0158 ft di
Ls =
9,6740 17,0518
= 1,7626 1,5 memenuhi
Menentukan tebal tutup atas berbentuk conis
Universitas Sumatera Utara
thb =
C 30
cos pi
. 6
, E
. f
2 di
. pi
o
+ −
thb =
16 1
30 cos
8953 ,
4 6
, 8
, 18750
2 0885
, 116
8953 ,
4 +
−
o
thb = 16
4912 ,
≈ 16
3 in
Menentukan tinggi storage :
Tinggi shell = Ls = 17,0518ft = 204,6226 in Tinggi tutup atas berbentuk conis :
tg 12 α =
h 12.di
h =
α 12
tg d
. 2
1
=
o
30 tg
129,6740 h = 0,7551 ft = 9,0618 in
Tinggi tangki = tinggi shell + tinggi tutup atas = 204,6226 + 9,0618
= 213,6845 in
LD.5. Unit Penyediaan Refrigerant
Refrigerant yang dipakai pada Pra rencana pabrik Kuprisulfatpentahidrat ini adalah brine, dengan perincian kebutuhan:
Tabel D.5.1. Total Kebutuhan Refrigerant
Nama Alat Kebutuhan kgjam
Reaktor R-110 Kristalizer X-125
3506,6536 1295,03
Total 4801,684
Refrigerant yang dibutuhkan 4801,684 kgjam, make up refrigerant 5. Maka kebutuhan refrigerant sebesar = 1,05 x 4801,684 = 5041,768 kgjam.
Peralatan yang dipakai dalam pengolahan refrigerant adalah:
1. Refrigerator F-250
Universitas Sumatera Utara
Fungsi : Mendinginkan kembali refrigerant Brine Total Brine masuk : 3850,1943 kgjam
Dari Perry 7
ed
halaman 11.98 – 11.102 didapatkan bahwa untuk mendinginkan Brine dipakai Refrigerator jenis Joule Thompson-Cycle.
Mechanical expander : 4 Mpa Type valve : Needle valve
2. Storage Brine F-251
Fungsi : Menyimpan Refrigerant Brine
Type : Fixed roof
Bahan : Stainless Steel SA-240 Grade M Type 316
Dasar perhitungan :
Rate aliran = 5041,768 kgjam = 11115,01 lbjam = 266760,2 lbhari ρ
= 0,947 gcm
3
= 59,1193 lbft
3
Waktu penyimpanan = 1 hari Massa Brine
= 1 hari x 266760,2 lb hari = 266760,2 lb
Volume Brine =
3
lbft 1193
, 9
5 lb
2 ,
266760
= 4512,235 ft
3
Volume Brine dianggap menempati 80 volume tangki Volume tangki
= 0,8
ft 4512,235
3
= 5640,294 ft
3
Mencari diameter tangki:
Ls = 1,5 di Volume tangki =
Ls di
4 2
1 tg
. 24
di .
2 3
π +
α π
5640,294 ft
3
= di
5 ,
1 di
4 30
tg .
24 di
.
2 o
3
π +
π
5640,294 ft
3
= 0,2266di
3
+ 1,1775di
3
5640,294 ft
3
= 1,4041di
3
di = 15,8964 ft = 191 in
Universitas Sumatera Utara
Menentukan tekanan design Pi :
Volume Brine dalam shell = volume brine – volume conis = 4512,235 -
o 2
30 24.tg
π15,8964
= 4517,397 ft
3
Tinggi Brine dalam shell =
2
d 14
π shell
dalam brine
Volume ⋅
=
2
8964 ,
15 .
. 4
1 4517,397
π = 22,7727 ft
Tekanan hidrostatik Ph =
144 1
22,7727 lbft
59,1212 144
1 H
ρ
3
− =
−
= 8,9388 psi Tekanan design Pi
= 8,9388 + 14,7 = 23,6388 psia = 23,6388 – 14,7 = 8,9388 psig
Menentukan tebal silinder ts:
Bahan : Stainless Steel SA-240 Grade M Type 316
f allowble : 18750 psi
Brownell and Young, hal : 254 Faktor korosi C : 116 in
Type pengelasan : double welded butt jointE = 0,8 Tekanan design Pi = 8,9388psig
ts = C
pi 0,6.
2f.E di
. pi
+ −
ts = 16
1 9388
, 8
. 6
, 8
, 18750
2 7579
, 190
9388 ,
8 +
− ts = 0,0466 x
16 16
ts = 0,11935 in ≈
16 3
in
Standarisasi do :
do = di + 2.ts do = 191 + 2316
do = 191,375 in Dari tabel 5-7 Brownell and Young, hal : 90 didapat harga :
Universitas Sumatera Utara
do = 192 icr = 11,5
r = 170
Menentukan harga di baru :
di = do - 2.ts di = 192 – 2 316
di = 191,625 in = 15,9687 ft
Cek hubungan Ls dengan di
Volume tangki = Ls
di 4
π 30
24.tg π.di
2 o
3
+
5640,294 ft
3
= Ls
15,9687 4
π 30
24.tg π.15,9687
2 o
3
+ 5640,294 ft
3
= -83,1744 + 200,1758 Ls Ls
= 28,5922 ft di
Ls =
15,9687 28,5922
= 1,7905 1,5 memenuhi
Menentukan tebal tutup atas berbentuk conis
thb =
C 30
cos pi
. 6
, E
. f
2 di
. pi
o
+ −
thb =
16 1
30 cos
9388 ,
8 6
, 8
, 18750
2 625
, 167
9388 ,
8 +
−
o
thb = 0,11962 ≈
16 3
in
Menentukan tinggi storage :
Tinggi shell = Ls = 28,83874 ft = 343,1066 in Tinggi tutup atas berbentuk conis :
tg 12 α =
h 12.di
h =
α 12
tg d
. 2
1
=
o
30 tg
4 1215,896
h = 1,2465 ft = 14,9582 in
Universitas Sumatera Utara
Tinggi storage = tinggi shell + tinggi tutup atas = 28,8387 + 1,2465
= 29,8387 ft = 358,0648 in
Spesifikasi storage :
Type : Fixed roof
Tinggi H : 358,0648 in
Bahan konstruksi : Stainless Steel SA-240 Grade M Type 316
Jumlah : 1 buah
3. Pompa Ke Tangki Penampung Sementara P-252
Fungsi : Untuk memompa Brine ke penampung sementara
Type : Centrifugal pump
Bahan konstruksi : Cast Iron
Dasar Perhitungan :
Rate aliran = 5041,768 kgjam = 11115,01 lbjam = 3,0875 lbdetik
Densitas Brine = 0,947 gcm
3
= 59,1193 lbft
3
Viskositas μ Brine = 6,2 cp = 6,2 x 10
-3
kgm.s = 0,0042 lbft.dt Rate volumetrik Q
f
=
3
lbft 1193
, 9
5 lbdt
0875 ,
3 = 0,052225 ft
3
dt Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka diperoleh :
ID
opt
= 3,9 Q
f 0,45
x ρ
0,13
Peter Timmerhaus, pers. 15, hlm 892
ID
opt
= 3,9 0,05222
0,45
x 59,1193
0,13
= 1,7556 in = 0,1463 ft Standarisasi ID = 2 in Sch. 40 Geankoplis App. 5 hlm 892
Diperoleh : - OD
= 2,375 in
- ID
= 2,067 in
- A
= 0,0233 ft
2
Laju aliran fluida V A
area luas
Q volumetrik
rate V
f
= =
2 3
ft 0,0233
dt ft
0,05222 = 2,2414 ftdt
Universitas Sumatera Utara
Cek jenis aliran fluida
dt lbft
0,0042 lbft
59,1193 ftdt
2,2414 ft
12 2,067
μ ρ
V D
N
3 Re
⋅ ×
× =
⋅ ⋅
=
=
Re
N
5434,521 2100 Karena N
Re
2100, maka jenis aliran fluida adalah turbulen. Mc. Cabe jilid II, hal. 47
Ditentukan bahan pipa cast iron ε = 2,6 x 10
-4
m Geankoplis 6
th
, hal 88 Sehinggga :
0,004952 ft
2,06712 ftm
3,2808 x
m 10
2,6 D
ε
4
= ⋅
=
−
Dari Geankoplis 6
th
, gb. 2.10.3 hlm 88 , didapat f Fanning friction factor
f = 0,01
Menentukan panjang pipa :
- Pipa lurus =
20 ft - Elbow, 90
o
= 2 buah
K
f
= 2 x 0,75 = 1,5 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 - Gate valve
= 1 buah half open
K
f
= 1 x 4,5 = 4,5 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 - Globe valve =
1 buah wide open K
f
= 1 x 6 = 6
Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 K
C
=
−
1 2
A A
1 55
, Geankoplis 6
th
pers. 2.10.16 hal 93
= 55
, 006
, 1
55 ,
=
−
K
ex
=
2 2
1
A A
1
−
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.15 hal 93
=
1 006
, 1
2
=
−
∑
+ +
+ ∆
= 2
v K
K K
D L
f 4
F
2 f
c x
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.18 hal 94
Universitas Sumatera Utara
∑
+ +
+ +
+ =
2 2,2414
6 4,5
5 ,
1 0,55
1 2,06712
20 0,01
4 F
2
= ∑ F
45,7037 lb
f
ftlb
m
Menentukan tenaga penggerak pompa.
Berdasarkan pers. Bernoulli pers. 2.7.28, Geankoplis 6
th
hlm 64 :
W F
P P
z z
g v
v 2
1
S 1
2 1
2 2
av 1
2 av
2
= +
∑ +
ρ −
+ −
+ −
α
W F
P g
g z
g 2
v
S c
c 2
= +
∑ +
ρ ∆
+ ⋅
∆ +
⋅ α
⋅ ∆
Direncanakan : -
∆z = 10 ft -
∆P =0 -
∆v = 2,2414 ftdt -
α =1
Maka : -W
S
=
7037 ,
45 428
, 62
2 ,
32 8
, 9
10 2
, 32
1 2
2414 ,
2
2
+
+
× +
× ×
W
S
= 48,8252
WHP =
Tenaga penggerak 550
Q W
f S
ρ ⋅
⋅
= 550
1193 ,
59 0,05222
48,8252 ×
× = 0,274 Hp
Kapasitas = 22,2 gallonmenit η effisiensi pompa = 45 Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520
η =
WHP BHP
0,45 Hp
0,274 BHP
=
= 0,609 Hp η effisiensi motor = 80
Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520 Daya motor
=
η BHP
=
8 ,
Hp 0,609
= 0,7613Hp ≈ 1 Hp
Universitas Sumatera Utara
Spesifikasi pompa :
Type : Centrifugal pump
Daya pompa : 1 Hp
Bahan konstruksi : Cast iron
Jumlah : 1 buah
4. Tangki Penampung Sementara F-253
Fungsi : Menampung Brine selama 1 hari
Type : Silinder tegak dengan tutup bawah conis dan tutup atas datar.
Bahan : Stainless Steel SA-240 Grade M Type 316
Dasar perhitungan :
Rate aliran = 5041,768 kgjam = 11115,01 lbjam = 3,0875 lbdetik
Densitas Brine = 0,947 gcm
3
= 59,1193 lbft
3
Viskositas μ Brine = 0,00305 lbft.dt Rate volumetrik
=
3
lbft 59,1193
lbjam 11115,01
= 188,0098 ft
3
jam Waktu tinggal
= 24 jam Volume Brine
= Rate volumetrik x waktu tinggal = 188,0098 ft
3
jam x 24 jam = 4512,235 m
3
Direncanakan volume liquid = 80 volume tangki, sehingga :
Volume tangki =
0,8 ft
4512,235
3
= 5640,294 ft
3
= 159,6203 m
3
Tangki berbentuk silinder dengan tutup bawah berbentuk conical :
Volume tangki =
Ls D
4 2
1 tan
24 D
2 3
× π
+ α
× ×
π
diasumsikan L =1,5 D Tutup membentuk sudut
α = 60° Direncanakan tangki penampung berjumlah 1 buah, sehingga :
159,6203 m
3
=
D 5
, 1
D 4
2 1
tan 24
D
2 3
× π
+ α
× ×
π
159,6203 m
3
= 0,2267 D
3
+ 1,1775 D
3
Universitas Sumatera Utara
D = 4,84417 m
Menentukan tinggi tangki penampung sementara : Tinggi shell = Ls = 1,5 x D = 1,5 x 4,8441 m = 7,2662 m
Tinggi tutup bawah berbentuk conis : tg 12
α = h
Di .
2 1
h =
α 12
tg D
. 2
1
=
o
30 tg
124,8441
= 0,3781 m Tinggi tangki
= tinggi shell + tinggi tutup bawah = 7,2662 m + 0,3781 m
= 7,6443 m
Spesifikasi tangki penampung sementara :
Type : Silinder tegak dengan tutup bawah conis dan tutup
atas datar Diameter D
: 4,8441 m Tinggi H
: 7,6443 m Bahan konstruksi
: Stainless Steel SA-240 Grade M Type 316 Jumlah
: 1 buah
5. Pompa Ke Refrigerator P-254
Fungsi : Untuk memompa Brine ke Refrigerator
Type : Centrifugal pump
Bahan konstruksi : Cast Iron
Dasar Perhitungan :
Rate aliran = 5041,768 kgjam = 11115,01 lbjam = 3,0875 lbdetik
Densitas Brine = 0,947 gcm
3
= 59,1193 lbft
3
Viskositas μ Brine = 0,00305 lbft.dt Rate volumetrik Q
f
=
3
lbft 1193
, 9
5 lbdt
0875 ,
3
= 0,05222 ft
3
dt Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka diperoleh :
Universitas Sumatera Utara
ID
opt
= 3,9 Q
f 0,45
x ρ
0,13
Peter Timmerhaus, pers. 15, hlm 892
ID
opt
= 3,9 0,05222
0,45
x 59,1193
0,13
= 1,7556 in = 0,1463 ft Standarisasi ID = 2 in Sch. 40 Geankoplis App. 5 hlm 892
Diperoleh : - OD
= 2,375 in
- ID
= 2,067 in
- A
= 0,0233 ft
2
Laju aliran fluida V
A area
luas Q
volumetrik rate
V
f
= =
2 3
ft 0,0233
dt ft
0,05222 = 2,2414 ftdt
Cek jenis aliran fluida
dt lbft
0,00305 lbft
59,1193 ftdt
2,2414 ft
12 2,067
μ ρ
V D
N
3 Re
⋅ ×
× =
⋅ ⋅
=
=
Re
N
7483,603 2100 Karena N
Re
2100, maka jenis aliran fluida adalah turbulen. Mc. Cabe jilid II, hal. 47
Ditentukan bahan pipa cast iron ε = 2,6 x 10
-4
m Geankoplis 6
th
, hal 88 Sehinggga :
0,004952 ft
2,06712 ftm
3,2808 x
m 10
2,6 D
ε
4
= ⋅
=
−
Dari Geankoplis 6
th
, gb. 2.10.3 hlm 88 , didapat f Fanning friction factor
f = 0,0095
Menentukan panjang pipa :
- Pipa lurus =
20 ft - Elbow, 90
o
= 2 buah
K
f
= 2 x 0,75 = 1,5 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 - Gate valve
= 1 buah half open
K
f
= 1 x 4,5 = 4,5 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 - Globe valve =
1 buah wide open K
f
= 1 x 6 = 6
Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 K
C
=
−
1 2
A A
1 55
, Geankoplis 6
th
pers. 2.10.16 hal 93
Universitas Sumatera Utara
= 55
, 006
, 1
55 ,
=
−
K
ex
=
2 2
1
A A
1
−
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.15 hal 93
=
1 006
, 1
2
=
−
∑
+ +
+ ∆
= 2
v K
K K
D L
f 4
F
2 f
c x
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.18 hal 94
∑
+ +
+ +
+ =
2 2,2414
6 4,5
5 ,
1 0,55
1 2,06712
20 0,0095
4 F
2
= ∑ F
29,4053 lb
f
ftlb
m
Menentukan tenaga penggerak pompa.
Berdasarkan pers. Bernoulli pers. 2.7.28, Geankoplis 6
th
hlm 64 :
W F
P P
z z
g v
v 2
1
S 1
2 1
2 2
av 1
2 av
2
= +
∑ +
ρ −
+ −
+ −
α
W F
P g
g z
g 2
v
S c
c 2
= +
∑ +
ρ ∆
+ ⋅
∆ +
⋅ α
⋅ ∆
Direncanakan : -
∆z = 10 ft -
∆P =0 -
∆v = 2,2414 ftdt -
α =1
Maka : -W
S
=
4053 ,
29 428
, 62
2 ,
32 8
, 9
10 2
, 32
1 2
2414 ,
2
2
+
+
× +
× ×
W
S
= 32,5268
WHP =
Tenaga penggerak 550
Q W
f S
ρ ⋅
⋅
= 550
1193 ,
59 0,05222
32,5268 ×
× = 0,18259 Hp
Kapasitas = 22,2 gallonmenit
Universitas Sumatera Utara
η effisiensi pompa = 45 Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520
η =
WHP BHP
0,45 Hp
0,18259 BHP
=
= 0,4057 Hp η effisiensi motor = 80
Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520 Daya motor
=
η BHP
=
8 ,
Hp 0,4057
= 0,5072 Hp ≈ 1 Hp
Spesifikasi pompa :
Type : Centrifugal pump
Daya pompa : 1 Hp
Bahan konstruksi : Cast iron
Jumlah : 1 buah
6. Pompa Ke Peralatan P-255
Fungsi : Untuk memompa Brine ke Peralatan
Type : Centrifugal pump
Bahan konstruksi : Cast Iron
Dasar Perhitungan :
Rate aliran = 5041,768 kgjam = 11115,01 lbjam = 3,0875 lbdetik
Densitas Brine = 0,947 gcm
3
= 59,1193 lbft
3
Viskositas μ Brine = 0,0019 lbft.dt Rate volumetrik Q
f
=
3
lbft 1193
, 9
5 lbdt
0875 ,
3
= 0,05222 ft
3
dt Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka diperoleh :
ID
opt
= 3,9 Q
f 0,45
x ρ
0,13
Peter Timmerhaus, pers. 15, hlm 892
ID
opt
= 3,9 0,05222
0,45
x 59,1193
0,13
= 1,7556 in Standarisasi ID = 2 in Sch. 40 Geankoplis App. 5 hlm 892
Diperoleh : - OD
= 2,375 in
- ID
= 2,067 in
- A
= 0,0233 ft
2
Universitas Sumatera Utara
Laju aliran fluida V
A area
luas Q
volumetrik rate
V
f
= =
2 3
ft 0,0233
dt ft
5222 0,0
= 2,2414 ftdt Cek jenis aliran fluida
dt lbft
0,0019 lbft
59,1193 ftdt
2,2414 ft
12 2,067
μ ρ
V D
N
3 Re
⋅ ×
× =
⋅ ⋅
=
=
Re
N
12013,15 2100 Karena N
Re
2100, maka jenis aliran fluida adalah turbulen. Mc. Cabe jilid II, hal. 47
Ditentukan bahan pipa cast iron ε = 2,6 x 10
-4
m Geankoplis 6
th
, hal 88 Sehinggga :
0,004952 ft
2,06712 ftm
3,2808 x
m 10
2,6 D
ε
4
= ⋅
=
−
Dari Geankoplis 6
th
, gb. 2.10.3 hlm 88 , didapat f Fanning friction factor
f = 0,009
Menentukan panjang pipa :
- Pipa lurus =
80 ft - Elbow, 90
o
= 2 buah
K
f
= 2 x 0,75 = 1,5 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 - Gate valve
= 1 buah half open
K
f
= 1 x 4,5 = 4,5 Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 - Globe valve =
1 buah wide open K
f
= 1 x 6 = 6
Geankoplis 6
th
tabel 2.10.1, hal 93 K
C
=
−
1 2
A A
1 55
, Geankoplis 6
th
pers. 2.10.16 hal 93
= 55
, 006
, 1
55 ,
=
−
K
ex
=
2 2
1
A A
1
−
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.15 hal 93
=
1 006
, 1
2
=
−
Universitas Sumatera Utara
∑
+ +
+ ∆
= 2
v K
K K
D L
f 4
F
2 f
c x
Geankoplis 6
th
pers. 2.10.18 hal 94
∑
+ +
+ +
+ =
2 2,2414
6 4,5
5 ,
1 0,55
1 2,06712
80 0,009
4 F
2
= ∑ F
76,0369 lb
f
ftlb
m
Menentukan tenaga penggerak pompa.
Berdasarkan pers. Bernoulli pers. 2.7.28, Geankoplis 6
th
hlm 64 : W
F P
P z
z g
v v
2 1
S 1
2 1
2 2
av 1
2 av
2
= +
∑ +
ρ −
+ −
+ −
α W
F P
g g
z g
2 v
S c
c 2
= +
∑ +
ρ ∆
+ ⋅
∆ +
⋅ α
⋅ ∆
Direncanakan : -
∆z = 10 ft -
∆P =0 -
∆v = 2,2414 ftdt -
α =1
Maka : -W
S
=
0369 ,
76 428
, 62
2 ,
32 8
, 9
10 2
, 32
1 2
2414 ,
2
2
+
+
× +
× ×
W
S
= 79,1584
WHP =
Tenaga penggerak 550
Q W
f S
ρ ⋅
⋅
= 550
1193 ,
59 0,05222
79,1584 ×
× = 0,4443 Hp
Kapasitas = 22,2 gallonmenit η effisiensi pompa = 45 Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520
η =
WHP BHP
0,45 Hp
0,4443 BHP
=
= 0,9874 Hp η effisiensi motor = 80
Peter Timmerhaus, fig. 14.37 hal 520
Universitas Sumatera Utara
Daya motor =
η BHP
=
8 ,
Hp 0,9874
= 1,2343 Hp ≈ 2 Hp
Spesifikasi pompa :
Type : Centrifugal pump
Daya pompa : 2 Hp
Bahan konstruksi : Cast iron
Jumlah : 1 buah
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI
Universitas Sumatera Utara
Dalam pra rancangan pabrik kuprisulfat pentahidrat ini digunakan asumsi sebagai berikut:
1. Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun. 2. Kapasitas maksimum adalah 30.000 ton tahun
3. Perhitungan didasarkan pada harga perlatan tiba di pabrik atau purchased equipment delivered
Timmerhaus et al, 2004. 4. Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah : US 1
= Rp. 9500,- suara merdeka, 20 Oktober 2012
1. Modal Investasi Tetap Fixed Capital Investment
1.1 Modal Investasi Tetap Langsung MITL