= 1,2 x 14,547 + 101,325 = 139,047 kPa = 19,903 psia = 1,372 atm
d. Tebal Dinding Reaktor bagian silinder
Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-285 grade C Peters Timmerhaus, 1991, diperoleh data :
− Joint efficiency E : 0,85
− Allowable stress S : 13700 psia
− Corrosion Allowance CA : 0,125 intahun − Umur alat n direncanakan : 10 tahun
− Tebal silinder dt =
� � � �.�−0,6 �
+ �� � � Peters Timmerhaus, 1991
Dimana : d
= tebal dinding tangki bagian silinder in P
= tekanan desain psi R
= jari – jari dalam tangki in = D2 S
= Allowable working stress CA
= Corrosion allowance n
= umur alat yang direncanakan E
= efisiensi sambungan dt =
19,903 × 3,523 2 13700 × 0,85
− 0,6 × 19,903 + 0,125 × 10 = 1,252
�� Dipilih tebal dinding standar
= 1,5 in Brownell Young, 1959
e. Tebal Dinding Head
Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-285 grade C Peters Timmerhaus, 1991, diperoleh data :
− Joint efficiency E : 0,85
− Allowable stress S : 13700 psia
− Corrosion Allowance CA : 0,125 intahun − Umur alat n direncanakan : 10 tahun
− Tebal silinder dt =
� � � 2.
�.�−0,2 �
+ �� � � Peters Timmerhaus, 1991
Dimana : d
= tebal dinding tangki bagian silinder in
Universitas Sumatera Utara
P = tekanan desain psi
D = Diameter tangki in
S = Allowable working stress
CA = Corrosion allowance
n = umur alat yang direncanakan
E = efisiensi sambungan
dt = 19,903 × 3,523 2
2 × 13700 × 0,85 − 0,2 × 19,903
+ 0,125 × 10 = 1,252 ��
Dipilih tebal dinding standar = 1,5 in Brownell Young, 1959
f. Pengaduk impeller
Jenis : flat six blade open turbine turbin datar enam daun
Kecepatan putaran N : 60 rpm = 1 rps
Efisiensi motor : 80
Peters Timmerhaus, 1991 Pengaduk didesain dengan standar berikut:
Da : Dt = 1 : 3
Geankoplis, 2003 W : Da
= 1 : 5 Geankoplis, 2003
C : Dt = 1 : 3
Geankoplis, 2003 4 Baffle : Dt J = 12
Geankoplis, 2003 dimana : Da = diameter pengaduk
Dt = diameter tangki W = lebar daun pengaduk
C = jarak pengaduk dari dasar tangki Jadi:
Diameter pengaduk Da : 13 x Dt = 13 x 1,074 = 0,358 m
Lebar daun pengaduk W : 15 x Da
= 18 x 0,959 = 0,045 m Tinggi pengaduk dari dasar C : 13 x Dt
= 13 x 1,074 = 0,358 m Lebar baffle J
: 112 x Dt = 112 x 1,074 = 0,089 m Daya untuk pengaduk :
�������� ������� ��� = ��
�
�� �
= �, ���
�
× � × ����, ���
�, �������
Universitas Sumatera Utara
= ��������, ���
Dari figure 3.4-4 Geankoplis, 2003 dengan menggunakan kurva 2, untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 3,5
Maka, � = �� × � × �
�
× ��
�
� = �, � × ����, ��� × �
�
× �, ���
�
= 25,572 Watt = 0,034 HP Effisiensi motor penggerak = 80
���� ����� �� = �, ���
�, � =
�, ��� �� Digunakan daya standar 14 hp
g. Perhitungan tebal insulator
Bahan Konstruksi : Cork board
Konduktivitas insulator k
B
= 0,0433 Wm.K Konduktivitas baja k
A
= 26 Wm.K Beban panas yang dilepas dari reaktor adalah sebesar -6181,336 kJjam
Kondisi operasi : - Temperatur di dalam reaktor T
1
= 32
o
C = 305 K - Temperatur di bagian luar insulator T
2
= 30
o
C = 303 K Tinggi insulator L= tinggi silinder = 2,876 m
jari- jari reaktor bagian dalam = jari-jari silinder = r
1
= 0,537 m ���� − ���� ������� ������ ���� = �� =
�������� �������� + ����� �������� �
= �, ��� + �
, �
��, ���� �
= �, ��� �
� = � � � � � � �� − ��
���� ��
�� +
���� ��
�� −����, ��� =
� � � � �, ��� � ��� − ��� ���
, ���
�, ��� ��
+ �� ��
�, ��� �, ����
Universitas Sumatera Utara
�� �� �, ���
�, ���� =
−�, ����� r3 = 1,4569185 m
jari- jari insulator = r2 – r3 = 0,556 m – 0,555783 m = 0,00010 m = 0,004 in tebal insulator = 2 x r = 2 x 0,004 = 0,008 in
Dipilih tebal insulator 0,25 in
C.13 Pompa P-04
Fungsi : Untuk memompa hasil keluaran R-02 ke evaporator FE-01
Jenis : Positive displacement rotary pump
Jumlah : 1 unit
Bahan Konstruksi : Commercial Steel
Kondisi Operasi: − Tekanan
= 1 atm − Temperatur
= 30
o
C − Laju alir massa
= 9914,010 kgjam = 6,072 lbms
− Densitas campuran = 1244,501 kgm
3
= 77,695 lbmft
3
− Viskositas campuran = 4,048 cP
= 0,00272 lbmft.s − Laju alir volumetrik Q
= Fρ = 6,07277,695 = 0,0783 ft
3
s = 0,0022 m
3
s
Perhitungan pompa P-04 analog dengan perhitungan pompa tangki penampungan HCl P-01 :
Spesifikasi: − Di,opt = 3 × Q
0,36
× ρ
0,18
= 2,6233 in Peters Timmerhaus, 1991
− Pipa Geankoplis, 2003: • Ukuran pipa nominal
= 3 in • Schedule pipa
= 40 • Diameter dalam ID
= 3,068 in = 0,2557 ft = 0,0788 m • Diameter luar OD
= 3,5 in = 0,2917 ft = 0,09 m
Universitas Sumatera Utara
• Luas penampang dalam A
i
= 0,0513 ft
2
− V = 1,5234 fts
− N
Re
= 11124,614 − L
1
= 50 ft − L
2
= 3,3238 ft − L
3
= 15,34 ft − L
4
= 8,1813 ft − L
5
= 16,618 ft −
∑ L = 93,463 ft
− f = 0,005 Geankoplis, 2003
− ∑ F
= 0,2637ft.lbflbm −
Δz = 10 m
− ΔP
= 0 − -Ws
= 33,074 ft.lbflbm − Wp
= 0,3651 hp − Daya aktual
= 0,4564 hp − Digunakan daya standar 0,5 hp
C.14 Evaporator FE-01
Fungsi : Untuk memekatkan CaCl
2
dan mengurangi kadar air Bentuk
: Long-tube Vertical Evaporator Tipe
: Single Effect Evaporator Jenis
: 1-4 shell and tube exchanger Dipakai
: 1 ¼ in OD Tube 18 BWG, panjang = 20 ft, 4 pass
Fluida panas : Laju alir steam masuk = 4524,614 kgjam = 9975,0544 lbmjam
Temperatur awal T
1
= 133,5 °C = 272,3°F Temperatur akhir T
2
= 133,5 °C = 272,3°F
Fluida dingin : Laju alir cairan masuk = 9914,910 kgjam = 21858,6089 lbmjam
Universitas Sumatera Utara
Temperatur awal t
1
= 32°C = 89,6°F Temperatur akhir t
2
= 115°C = 239°F Panas yang diserap Q= 12328215,579 kJjam = 11684847,86 Btujam
Perhitungan: 1
∆t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas
Fluida dingin Selisih
T
1
= 272,3 °F
Temperatur yang lebih tinggi t
1
= 89,6 °F
∆t
1
= 182,7 °F
T
2
= 272,3 °F Temperatur yang lebih rendah
t
2
= 239 °F
∆t
2
= 33,3 °F
T
1
– T
2
= 0 °F
Selisih t
2
–t
1
= 149,4 °F ∆t
2
– ∆t
1
= 149,4 °F
∆� = ∆�
�
+∆ �
�
� =
���, � + ��, � �
= ���
�
�
2 T
c
dan t
c
T
c
= T
1
+T
2
2 =
272,3 + 272,3 2
= 272,3
o
F t
c
= t
1
+t
2
2 =
89,6 + 239 2
= 164,3
o
F
Dalam perancangan ini digunakan heater dengan spesifikasi: − Diameter tube OD = 1¼ in
− Jenis tube = 18 BWG − Pitch P
T
= 1
9 16
in triangular pitch − Panjang tube L = 20 ft
a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas steam dan fluida dingin medium organics, diperoleh U
D
= 200-500, faktor pengotor R
d
= 0,0015 Diambil U
D
= 300 Btujam ⋅ft
2
⋅°F Luas permukaan untuk perpindahan panas :
A = Q
U
D
× ∆t =
11684847.86 300 × 108
= 360,643 ft
2
Luas permukan luar a” = 0,3271 ft
2
ft Tabel 10, hal. 843, Kern
Universitas Sumatera Utara
Jumlah tube, N
t
= A
L×a =
360,643 20 × 0,3271
= 53,124 buah
b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 54 tube dengan ID shell
15 ¼ in. c. Koreksi U
D
� = � × �
�
× �
= �� × �� × �, ����
= 353,268 ft
2
U
D
= Q
A × ∆t =
11684847.86 353,268 × 108
= 306,263 ft
2
Fluida panas: steam, tube side
3 Flow area tube, a
t
′ = 1,04 in
2
Kern, 1695
2
ft 0,098
4 144
04 ,
1 54
n 144
t a
t N
t a
= ×
× =
× ×
=
Kern, 1695 4 Kecepatan massa
t a
W t
G =
Kern, 1695
2
ft jam
m lb
250 ,
102308 0,098
9975,054 t
G ⋅
= =
5 Bilangan Reynold Pada T
c
= 272,3 °F, µ = 0,015 cP = 0,0351 lb
m
ft
2
⋅jam Dari Tabel 10, Kern 1965, untuk 1 ¼ in OD, 18 BWG, diperoleh:
ID = 1,15 in = 0,0958 ft
μ t
G ID
t Re
× =
Kern, 1695
0,0351 250
, 102308
0,0958 t
Re ×
= = 279515.198
hio = 1500 Btujam.ft
2o
F
Fluida dingin: larutan CaCl
2
, shell side
Universitas Sumatera Utara
3 Flow area shell a
s
=
D
s
×C×B 144×P
T
Kern, 1695 D
s
= Diameter dalam shell = 15,25 in B = Baffle spacing = 9 in
P
T
= Tube pitch = 1
9 16
in = 1,5625 in C
′ = Clearance = P
T
– OD = 1,5625 – 1,25 = 0,3125 in
a
s
= 15,25 × 0,3125 × 9
144 × 1,5625 = 0,191 ft
2
4 Kecepatan massa �
�
=
� �
�
= 9975,054
�,���
= ������. ���
�� ���.��
�
����, ����
5 Bilangan Reynold Pada t
c
= 164,3 °F
µ = 3,911 cP = 9,4606 lb
m
ft
2
⋅jam �
�
= � × �
�
�
�
× � × �� ��
⁄ =
� × �, ��� �� × � × �, �� ��
⁄ =
�, ���� �� ��
�
=
�
�
× �
�
�
=
�,����������.��� �,����
= ���, ���
Kern, 1695 6 Taksir jH dari Gbr. 24 Kern 1965, diperoleh jH = 350
7 Pada t
c
= 164,3 °F
c = 0,86 Btulb
m
⋅°F k = 0,111 Btujam.ft.
o
F Kern, 1695
3 1
k μ
c
⋅ =
433 ,
24 0,111
9,4606 86
,
3 1
=
⋅
8
692 ,
21998 0,111
9,4606 86
, 0,0431
0,111 50
3 k
μ c
e D
k j
s φ
o h
3 1
3 1
H
=
⋅
× ×
=
⋅ ×
× =
9 Karena viskositas rendah, maka diambil φ
s
= 1 s
s φ
o h
o h
φ ×
=
Universitas Sumatera Utara
692 ,
21998 1
692 ,
21998 o
h =
× =
Btujam.ft.
o
F
10 Clean Overall coefficient, U
C
F ft
Btujam 250
, 1404
692 ,
21998 1500
692 ,
21998 1500
h h
h h
U
2 o
io o
io C
° ⋅
⋅ =
+ ×
= +
× =
Kern, 1695 11 Faktor pengotor, R
d
0026 ,
263 ,
306 250
, 1404
263 ,
306 250
, 1404
U U
U U
R
D C
D C
d
= ×
− =
× −
= Kern, 1695
R
d
hitung ≥ R
d
batas, dimana R
d
batas yang diizinkan adalah sebesar 0,002 maka spesifikasi heater dapat diterima.
Pressure drop Fluida panas: steam, tube side
1 specific volume steam pada Tc = 272,3
o
F adalah 7,044 ft
3
lb �������� �������, � =
� �, ��� × ��, �
= �, ���
Untuk Re
t
= 271960,707 f = 0,00008 ft
2
in
2
Kern, 1695 φ
s
= 1 2
667 ,
26 12
B L
12 1
N
9 20
= ×
= ×
= +
Kern, 1695 D
s
= 15,2512 = 1,2708
s φ
s ID
10 5,22
1 N
Ds t
G f
2 1
t ΔP
10 2
⋅ ⋅
⋅ ⋅
+ ⋅
⋅ ⋅
= Kern, 1695
psia 780
, 1
1 0,002
0,0958 10
5,22 26,667
1,2708 102308,250
0,00009 2
1 t
ΔP
10 2
= ⋅
=
∆P
t
yang diperbolehkan = 2 psia
Pressure drop
Universitas Sumatera Utara
Fluida dingin: larutan CaCl
2
, shell side
� �
� ′
= � × �
�
�
�
× � × �� ��
⁄ =
� × �, ��� �� × � × �, �� ��
⁄ =
�, ���� �� ��
�
= �
� ′
× �
�
� =
�, ���� × �����, ��� �, ����
= ���, ����
f = 0,00038 ft
2
in
2
Kern, 1695 s = 1,23
Kern, 1695 2
t φ
.s De
10 5,22
n L
G f
ΔP
10 2
s s
⋅ ⋅
⋅ ⋅
⋅ ⋅
= Kern, 1695
psia 110
, 1
1,23 0,0630
10 5,22
1 20
76445,420 0,00038
ΔP
10 2
s
= ⋅
=
∆P
s
yang diperbolehkan = 10 psia
C.15 Pompa P-05
Fungsi : Untuk memompa hasil keluaran FE-01 menuju kristalisator K- 01
Jenis : Positive displacement rotary pump
Jumlah : 1 unit
Bahan Konstruksi : Commercial Steel
Kondisi Operasi: − Tekanan
= 1 atm − Temperatur
= 30
o
C − Laju alir massa
= 4890,516 kgjam = 2,995 lbms
− Densitas campuran = 1661,980 kgm
3
= 103,758 lbmft
3
− Viskositas campuran = 3,9108 cP
= 0,00263 lbmft.s − Laju alir volumetrik Q
= Fρ = 0,0289 ft
3
s = 0,0008 m
3
s
Perhitungan pompa P-05 analog dengan perhitungan pompa tangki penampungan HCl P-01 :
Spesifikasi: − Di,opt = 3 × Q
0,36
× ρ
0,18
= 1,9308 in Peters Timmerhaus, 1991
Universitas Sumatera Utara
− Pipa Geankoplis, 2003: • Ukuran pipa nominal
= 2 in • Schedule pipa
= 40 • Diameter dalam ID
= 2,067 in = 0,172 ft = 0,0531 m • Diameter luar OD
= 2,375 in = 0,198 ft = 0,0610 m • Luas penampang dalam A
i
= 0,0233 ft
2
− V = 1,2388 fts
− N
Re
= 8425,046 − L
1
= 50 ft − L
2
= 2,23925 ft − L
3
= 10,335 ft − L
4
= 5,512 ft − L
5
= 11,19625 ft −
∑ L = 79,2825 ft
− f = 0,009 Geankoplis, 2003
− ∑ F
= 0,3952 ft.lbflbm −
Δz = 10 m
− ΔP
= 0 − -Ws
= 33,2052 ft.lbflbm − Wp
= 0,1808 hp − Daya aktual
= 0,2260 hp − Digunakan daya standar 0,25 hp
C.16 Kristalisator K-01
Fungsi : Mengkristalkan CaCl
2
Jenis : Direct contact air cooling crystallizer
Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-285 Grade C
Jumlah : 1 unit
Bagian – bagian dari kristalisator:
Universitas Sumatera Utara
vapour space
liquidcrystal space
liquidcrystal channel
Gambar LC.1 Bagian Utama Kristalisator
a. Desain vapour space i. Volume Vapour Space
Kategori