6. Bilangan Reynold N
Re
a. shell side
f s
Gs De
Re µ
× =
in 0.08
75 .
12 4
75 .
1 4
De
2 2
= ⋅
π ⋅
⋅ π
× =
481 ,
33387 1.2
217 ,
500812 08
. Re
= ×
=
s
b. tube side
µ ×
= Gt
D Re
t
D = ID tube = 0.62 in Tabel 10. Kern, 1965 279
, 24120
1,645 568
, 767958
12 62
, Re
= ×
=
t
Perhitungan Pressure Drop :
a. Shell side
s e
10 2
s s
s D
10 22
. 5
1 N
D G
f 2
1 P
φ ⋅
⋅ ⋅
⋅ +
⋅ ⋅
⋅ ⋅
= ∆
Kern, 1965
untuk R
e
481 ,
33387 =
, f = 0.0015 ft
2
in
2
Fig.29, Kern, 1965 N+1 = LB
Kern, 1965 = 144 2.67 = 53,93
ΔP
s
≤
yang diperbolehkan adalah 10 psi, maka ΔP
s
b. Tube side
dapat diterima.
t 10
2 t
t
s ID
10 22
. 5
N L
G f
P φ
⋅ ⋅
⋅ ⋅
⋅ ⋅
⋅ =
∆
Kern, 1965 untuk R
e
279 ,
24120
= , f = 0.00017 ft
2
in
2
Fig.26, Kern, 1965 461
, 1
1 0,6212
10 22
, 5
4 12
568 ,
767958 0.00017
10 2
= ⋅
⋅ ⋅
⋅ ⋅
⋅ ⋅
= ∆
t
P
psi
psi 024
, 2
1 1.2
08 .
10 22
. 5
93 ,
53 10
217 ,
500812 0015
. 5
.
10 2
= ⋅
⋅ ⋅
⋅ ⋅
⋅ ⋅
× =
∆
s
P
Universitas Sumatera Utara
2 r
g 2
V s
n 4
P ⋅
= ∆
untuk G
t
568 ,
767958
= ,
2
g 2
V = 0,078 Fig.27, Kern, 1965
624 ,
0,078 1
4 4
= ⋅
⋅ =
∆
r
P
psi
r t
T
P P
P ∆
+ ∆
= ∆
psi P
T
085 ,
1 =
∆ ΔP
T
≤ yang diperbolehkan adalah
10 psi, maka ΔP
T
dapat diterima.
LC.14 Tangki Penampung Distilat T-103
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Tabel LC.11 Komposisi Distilat
Komp. F
ρ V
V ρ camp
EtOH 11058,766 0.789 14016,180 0.9682 0.7639 H2O
459,915 0.998
460,837 0.0318 0.0317
Total 11518,681
14477,017 1
0.7956
Kondisi operasi Temperatur
= 81.14 °C :
Tekanan = 1 atm
Laju alir massa = 11518,681 kgjam
Kebutuhan perancangan= 5 menit Faktor kelonggaran
= 15 Densitas campuran
= 0.795 kgL = 49,6301 lbft
3
Perhitungan:
a. Volume tangki
Volume larutan, V
l
3
kgm 795
mnt 60
jam 1
mnt x 5
x kgjam
11518,681
= = 1,207 m
Volume tangki, V
3 t
= 1 + 0.15 × 1,207 m
3
= 1,388 m Fraksi volum
= 1,207 1,388 = 0.869
3
Universitas Sumatera Utara
Untuk Fraksi volum 0.869 maka HD = 0.815 Tabel 10.64, Perry, 1999 Volume tangki, V
t
α α
− α
cos sin
30 .
57 LR
2
= Perry, 1999
Dimana cos α = 1-2HD cos α = 1-20.815
cos α = -0.63 α = 129,05 derajat
Asumsi panjang tangki L
t
Maka, volume tangki, V = 2 m
t
α α
− α
cos sin
30 .
57 LR
2
=
1,388 =
− 05
, 129
cos 05
, 129
sin 30
. 57
05 ,
129 2
2
R
R radius = 1,437 m D diameter = 2,874 m = 113,149 in
H
s
tinggi cairan = 2,337 m = 7,667 ft
b. Spesifikasi Tangki
Tebal shell, Cc
1,2P 2SE
PD t
+ −
= Peters, 2003
P = P
operasi
+ P
h
P
h
6301 ,
49 144
1 -
7,667 ×
= = 2,283 psi
P = 14,696 + 2,283 × 1.15 = 19,526 psi faktor kelonggaran 15
Joint efficiency E = 0.85
Peters, 2003 Allowable stress S
= 18750 psi Brownell,1959
Allowable corrosion Cc = 0.125 in10 thn
Peters, 2003 Maka, tebal shell:
in t
0.243 125
. psi
1,219,526 psi0,85
218750 in
113,149 psi
19,526 =
+ −
=
Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in Brownell,1959
psi ,
144 1
H Ph
s
ρ −
=
Universitas Sumatera Utara
Tebal head, Diameter tutup
= diameter tangki = 2,874 m Ratio axis
= L:D = 1: 4
L
h
2,874 4
1 Hh
×
=
×
D
D =
= 0,718 m L
t
panjang tangki = L
s
+ L
h
L
s
Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell sehingga tebal tutup ¼ in.
panjang shell = 2 m – 20,718 m = 0,564 m
LC.15 Pompa Refluks Destilasi P-105
Jenis : centrifugal pump
Temperatur Kondisi operasi
= 81,14 C
Densitas larutan ρ = 0,7956 kgL
= 49,6301 lbmft Viskositas larutan
µ
3
= 0,420 cp = 0,00028 lb
m
Laju alir massa F ft
⋅s = 11164,389 kgjam = 6,202 lb
m
Laju alir volumetrik, Q = s
ρ m
=
3
lbmft 49,6301
lbms 6,202
= 0,125 ft
3
1. Perncanaan Pompa
s
Diameter pipa ekonomis, D De
= 3,9Q
e 0,45
ρ = 3,9 0,125
0,13 0,45
49,6301
0,13
Dari Appendix A-5 Geankoplis dipilih : = 2,542 in
= 0,212 ft • Jenis pipa carbon stell, sch 40
• Diameter nominal = 2,5 in = 0,208 ft
• Diameter dalam = 2,469 in
= 0,206 ft • Diameter luar
= 2,875 in = 0,239 ft
Luas penampang pipa dalam Ai = 0,03322 ft
2. Pengecekan bilangan Reynold, NRe
2
Kecepatan rata-rata fluida, V
Universitas Sumatera Utara
V = s
ft A
Q 76
, 3
03322 ,
125 ,
= =
NRe = 286
, 137289
00028 ,
76 ,
3 206
, 6301
, 49
= ×
× =
µ ρ
V ID
turbulen Untuk commercial stell, ε = 0,00015 ft
Kekasaran relatif =
0007 ,
206 ,
00015 ,
= =
ID ε
Untuk aliran turbulen, f = 0041
, 286
, 137289
079 ,
Re 079
,
25 ,
25 ,
= =
N
3. Menentukan panjang ekivalen total pipa, ΣL
kelengkapan pipa • Panjang pipa lurus, L
1
• 1 buah gate valve fully open LD = 13 = 16 ft
L
2
• 1 buah Tee LD = 30 = 1×13×0,206
= 2,678 ft
L
3
• 1 buah sharp edge entrance K= 0,5 ; LD = 28 = 1×50×0,206
= 10,3 ft
L
4
• 1 buah sharp edge exit K= 1,0 ; LD = 58 = 1×28×0,206
= 5,768 ft
L
5
ΣL = L
= 1×58×0,206 = 11,948 ft
1
+ L
2
+ L
3
+ L
4
+ L
5
4. Menentukan Friksi, ΣF
= 46,694 ft
ΣF =
lbm lbf
ft ID
gc L
V f
816 ,
206 ,
2 ,
32 2
694 ,
46 76
, 3
0041 ,
4 2
4
2 2
= ×
× ×
× ×
= ∑
5. Kerja yang dibutuhkan, -W
-Wf = ΔZ
f
gc g
+ ρ
P gc
V ∆
+ ∆
2
2
+ ΣF ΔZ diperkirakan 13,5 ft
-Wf = 14,316
lbm lbf
6. Daya pompa, Ws
Ws =
16 ,
550 6301
, 49
125 ,
316 ,
14 550
= ×
× =
− ρ
Q Wf
hp
Universitas Sumatera Utara
Jika effisiensi pompa 75 Maka daya aktual motor =
2 ,
75 ,
16 ,
= hp
LC.16 Pompa I Destilasi P-106
Jenis : centrifugal pump
Temperatur Kondisi operasi
= 81,14 C
Densitas larutan ρ = 0,795 kgL
= 49,6301 lbmft Viskositas larutan
µ
3
= 0,420 cp = 0,00028 lb
m
Laju alir massa F ft
⋅s = 354,292 kgjam
= 0,197 lb
m
Laju alir volumetrik, Q = s
ρ m
=
3
lbmft 49,6301
lbms 0,197
= 0,0039 ft
3
1. Perncanaan Pompa
s
Diameter pipa ekonomis, D De
= 3,9Q
e 0,45
ρ = 3,9 0,0039
0,13 0,45
49,6301
0,13
Dari Appendix A-5 Geankoplis dipilih : = 0,534 in
= 0,044 ft • Jenis pipa carbon stell, sch 40
• Diameter nominal = 0,5 in = 0,042 ft
• Diameter dalam = 0,622 in
= 0,052 ft • Diameter luar
= 0,840 in = 0,069 ft
Luas penampang pipa dalam Ai = 0,00211 ft
2. Pengecekan bilangan Reynold, NRe
2
Kecepatan rata-rata fluida, V V =
s ft
A Q
85 ,
1 00211
, 0039
, =
=
NRe = 17050
00028 ,
85 ,
1 052
, 6301
, 49
= ×
× =
µ ρ
V ID
turbulen Untuk commercial stell, ε = 0,00015 ft
Kekasaran relatif =
0029 ,
052 ,
00015 ,
= =
ID ε
Universitas Sumatera Utara
Untuk aliran turbulen, f =
0069 ,
17050 079
, Re
079 ,
25 ,
25 ,
= =
N
3. Menentukan panjang ekivalen total pipa, ΣL
kelengkapan pipa • Panjang pipa lurus, L
1
• 1 buah gate valve fully open LD = 13 = 20 ft
L
2
• 3 buah elbow standart 90 = 1×13×0,052
= 0,676 ft
o
L LD = 30
3
• 1 buah sharp edge entrance K= 0,5 ; LD = 28 = 3×30×0,052
= 4,68 ft
L
4
• 1 buah sharp edge exit K= 1,0 ; LD = 58 = 1×28×0,052
= 1,456 ft
L
5
ΣL = L
= 1×58×0,052 = 3,016 ft
1
+ L
2
+ L
3
+ L
4
+ L
5
4. Menentukan Friksi, ΣF
= 29,828 ft
ΣF =
lbm lbf
ft ID
gc L
V f
841 ,
052 ,
2 ,
32 2
828 ,
29 85
, 1
0069 ,
4 2
4
2 2
= ×
× ×
× ×
= ∑
5. Kerja yang dibutuhkan, -W
-Wf = ΔZ
f
gc g
+ ρ
P gc
V ∆
+ ∆
2
2
+ ΣF ΔZ diperkirakan 13 ft
-Wf = 13,841
lbm lbf
6. Daya pompa, Ws
Ws =
005 ,
550 6301
, 49
0039 ,
841 ,
13 550
= ×
× =
−
ρ
Q Wf
hp Jika effisiensi pompa 75
Maka daya aktual motor = 007
, 75
, 005
, =
hp
Universitas Sumatera Utara
LC.17 Pompa II Destilasi P-107
Jenis : centrifugal pump
Temperatur Kondisi operasi
= 92,61 C
Densitas larutan ρ = 1,102 kgL
= 68,7954 lbmft Viskositas larutan
µ
3
= 0,171 cp = 0,00011 lb
m
Laju alir massa F ft
⋅s = 4049,212 kgjam
= 2,249 lb
m
Laju alir volumetrik, Q = s
ρ m
=
3
lbmft 68,7954
lbms 2,249
= 0,033 ft
3
1. Perncanaan Pompa
s
Diameter pipa ekonomis, D De
= 3,9Q
e 0,45
ρ = 3,9 0,033
0,13 0,45
68,7954
0,13
Dari Appendix A-5 Geankoplis dipilih : = 1,456 in
= 0,121 ft • Jenis pipa carbon stell, sch 40
• Diameter nominal = 1,5 in = 0,125 ft
• Diameter dalam = 1,610 in
= 0,134 ft • Diameter luar
= 1,900 in = 0,158 ft
Luas penampang pipa dalam Ai = 0,01414 ft
2. Pengecekan bilangan Reynold, NRe
2
Kecepatan rata-rata fluida, V V =
s ft
A Q
33 ,
2 01414
, 033
, =
=
NRe = 636
, 195263
00011 ,
33 ,
2 134
, 68,7954
= ×
× =
µ ρ
V ID
turbulen Untuk commercial stell, ε = 0,00015 ft
Kekasaran relatif =
0011 ,
134 ,
00015 ,
= =
ID ε
Untuk aliran turbulen, f = 0037
, 636
, 195263
079 ,
Re 079
,
25 ,
25 ,
= =
N
3. Menentukan panjang ekivalen total pipa, ΣL
kelengkapan pipa
Universitas Sumatera Utara
• Panjang pipa lurus, L
1
• 1 buah gate valve fully open LD = 13 = 15 ft
L
2
• 1 buah elbow standart 90 = 1×13×0,134
= 1,742 ft
o
L LD = 30
3
• 1 buah sharp edge entrance K= 0,5 ; LD = 28 = 1×30×0,134
= 4,02 ft
L
4
• 1 buah sharp edge exit K= 1,0 ; LD = 58 = 1×28×0,134
= 3,752 ft
L
5
ΣL = L
= 1×58×0,134 = 7,772 ft
1
+ L
2
+ L
3
+ L
4
+ L
5
4. Menentukan Friksi, ΣF
= 32,286 ft
ΣF =
lbm lbf
ft ID
gc L
V f
300 ,
134 ,
2 ,
32 2
286 ,
32 33
, 2
0037 ,
4 2
4
2 2
= ×
× ×
× ×
= ∑
5. Kerja yang dibutuhkan, -W
-Wf = ΔZ
f
gc g
+ ρ
P gc
V ∆
+ ∆
2
2
+ ΣF ΔZ diperkirakan 5 ft
-Wf = 5,300
lbm lbf
6. Daya pompa, Ws
Ws =
022 ,
550 7954
, 68
033 ,
300 ,
5 550
= ×
× =
−
ρ
Q Wf
hp Jika effisiensi pompa 75
Maka daya aktual motor = 03
, 75
, 022
, =
hp
Universitas Sumatera Utara
LC.18 Reboiler RB-101
Jenis : shell and tube exchanger
Deskripsi :
Tabel LC.12 Deskripsi Reboiler
DESCRIPTION Unit
SHELL SIDE TUBE SIDE
Cold Fluid Hot Fluid
1
Fluid Type Camp. etanol
steam In
Out In
Out
2 Temperature T
°C 92.61
97.23 200
200 °F
198.698 207
392 392
3
Total Flow W
kgh 15567,893
465,868 lbh
31135,786 1024,909
4
Total Heat Transfer Q
kkalh 273489,846
Btuh 259217,339
5
Pass
1 2
6 Length L
ft -
12 in
- 144
7
OD Tubes
in -
1 8
BWG -
10 9
Pitch Square
in -
1.25
Mencari Δt
1 2
1 2
t t
ln t
t LMTD
∆ ∆
∆ −
∆ =
Kern, 1965
F LMTD
o
190 198.698
392 207
392 ln
198.698 392
207 392
=
−
− −
− −
=
Koreksi LMTD CMTD CMTD
Δt = LMTD × Ft
1 2
2 1
t t
T T
R −
− =
=
198.698 207
392 392
= −
−
1 1
1 2
t T
t t
S −
− =
=
0.04 198.698
392 198.698
207 =
− −
R = 0, maka Ft = 1 CMTD
Δt = 190 × 1 = 190 F
Universitas Sumatera Utara
Caloric Temperature T
c
dan t
c
392 2
392 392
2 T
T T
2 1
c
= +
= +
=
202.85 2
198.698 207
2 t
t t
2 1
c
= +
= +
=
F
Menghitung jumlah tubes yang digunakan
F
Dari Tabel 8. Kern, 1965, reboiler untuk fluida dingin light organic dan fluida panas steam, diperoleh U
D
=100 – 200, faktor pengotor R
d
Diambil U = 0,003
D
= 100 Btujam ⋅ft
2
a. Luas permukaan untuk perpindahan panas, ⋅°F
2 D
ft 643
, 13
190 100
259217,339 Δt
U Q
A =
× =
× =
Luas permukaan luar a ″ = 0.2618 ft
2
Jumlah tube, ft
Tabel 10. Kern, 1965 343
, 4
ft ft
0,2618 ft
12 ft
643 ,
13 a
L A
N
2 2
t
= ×
= ×
= buah
Nilai terdekat adalah 16 buah dengan ID shell = 8 in Tabel 9. Kern, 1965 b. Koreksi U
D
Koefisien menyeluruh kotor
t A
Q U
D
∆ ⋅
=
dimana,
Nt L
a A
× ×
=
A = 0,2618 × 12 × 16 = 50,266 ft
2
142 ,
27 190
266 ,
5 259217,339 =
⋅ =
D
U Btu h ft
2
Penentuan R F
D
1. Flow Area a
design:
a. shell side