Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Tanin dari Kuli Buah Kako dengan Kapasitas 2.000 Ton Tahun
LAMPIRAN A
PERHITUNGAN NERACA MASSA
1. Hammer Crusher
F1
Tanin
Impuritis
C-101
F2
Tanin
Impuritis
2.Ball Mill
F2
Tanin
Impuritis
F3
Tanin
Impuritis
F2 tanin
=
F3 tanin
F3 impuritis
=
F3 impuritis
3. Tangki Ekstraksi
F4
Etanol
Air
F3
Tanin
Impuritis
Air
TE-101
F5
Tanin
Impuritis
Etanol
Air
Universitas Sumatera Utara
Komposisi kulit kakao :
Tanin
=
20%
Impuritis
=
75%
Air
=
5%
3
F = Umpan masuk ke tangki ekstraktor
=
1023,7 kg/jam
F3 =Tanin
=
0,20 x 1023,7
=
204,70 kg/jam
F3 =Impuritis =
0,75 x 1023,7
=
767,80 kg/jam
F3 =Air
0,05 x 1023,7
=
51,20 kg/jam
=
F4 = Umpan masuk ke tangki ekstraktor dari tangki etanol
Perbandingan bahan baku dengan pelarut = 1:3 ( Rumokoi,1992 )
F4etanol
=
3 x 1023,7
=
3071,10 kg/jam
F4etanol
=
0,96 x 1023,7
=
2948,30 kg/jam
F4air
=
0,04 x 1023,7
=
122,8 kg/jam
Komposisi pada alur F5:
F5Tanin
=
0,20 x 1023,7
=
204,70 kg/jam
5
=
0,75 x 1023,7
=
767,80 kg/jam
5
F Etanol
=
0,96 x 2913,90
=
2948,30 kg/jam
F5Air
=
F3 Air + F4 Air
=
174,0 kg/jam
F Impuritis
Neraca massa total : F5= F3 + F4
F5
=
1023,7 + 3071,10
=
4094,80 kg/jam
Tabel LA.1 Neraca massa pada ekstraksi
Keluar
Komponen
Masuk (Kg/Jam)
(Kg/jam)
Alur 3
Alur 4
Alur 5
Tanin
204,70
—
204,70
Impuritis
767,80
—
767,80
Universitas Sumatera Utara
Etanol
—
2948,30
2948,30
Air
51,20
122,8
174,0
Subtotal
1023,7
3071,10
4094,80
4094,80
Total
4094,80
4.Filter Press
F5
Tanin
Impuritis
Etanol
Air
F7
Tanin
Etanol
Air
F6
Impuritis
Komposisi pada alur F5:
F5Tanin
=
0,20 x 1023,7
=
204,70 kg/jam
F Impuritis
=
0,75 x 1023,7
=
767,80 kg/jam
F5Etanol
=
0,96 x 2913,90
=
2948,30 kg/jam
F5Air
=
F3 Air + F4 air
=
174,0 kg/jam
5
Komposisi pada alur F6:
Asumsi 1% dari ekstrak terikut ke impuritis.
F6Impuritis
6
F Etanol
=
767,80 kg/jam
=
29,5 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
F6Air
6
F
=
3,7 kg/jam
=
4094,8 kg/jam
Komposisi pada alur F7:
F7Tanin
=
204,70 – (0,1 x 204,70)
=
202,70 kg/jam
F7Etanol
=
2948,30 – (0,1 x 2948,30)
=
2918,8 kg/jam
F7Air
=
174,0 – (0,1 x 174,0)
=
172,3 kg/jam
Neraca massa total : F5= F6 + F7
F5
=
801,0 + 3293,8
=
4094,8 kg/jam
Tabel LA.2 Neraca massa pada Filter Press
Komponen
Masuk (Kg/Jam)
Keluar (Kg/jam)
Alur 5
Alur 6
Alur 7
Tanin
204,7
—
202,7
Impuritis
767,8
801,0
—
Etanol
2948,3
—
2918,8
Air
174,0
―
172,3
Subtotal
4094,8
801,0
3293,8
Total
4094,8
4094,8
5.Tangki Pengendapan
F7
Tanin
Etanol
Air
F8
Tanin
Etanol
Air
Universitas Sumatera Utara
Neraca Massa Total = F7 = F8
Tabel. LA-3 Neraca Massa pada tangki Pengendapan (TP-01)
Keluar
Komponen
Masuk (Kg/Jam)
(Kg/jam)
Alur 7
Alur 8
Tanin
202,7
202,7
Etanol
2918,8
2918,8
Air
172,3
172,3
Total
3293,8
3293,8
6.Evaporator
F14
Etanol
Air
F8
Tanin
Etanol
Asumsi
Air efisiensi alat 96 %.
F9
Tanin
Etanol
Air
Komposisi pada alur F8:
F8Tanin
=
202,7 kg/jam
F8Etanol
=
2918,8 kg/jam
F8Air
=
172,3kg/jam
Komposisi pada alur F14:
F14Etanol
=
(0,96 x 2918,8)
= 2802,0 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
F14Air
=
(0,04 x 172,3)
= 6,89 kg/jam
9
Komposisi pada alur F :
F9Tanin
=
202,7 kg/jam
F9Etanol
=
(0,04 x 2918,8)
= 116,8 kg/jam
F9Air
=
(0,96 x 172,3)
= 165,4 kg/jam
Neraca Massa Total
F8
=
F9 + F14
=
3293,8 kg/jam
Tabel LA-4 Neraca massa pada evaporator
Komponen
Masuk (Kg/Jam)
Keluar (Kg/jam)
Alur 8
Alur 14
Alur 9
Tanin
202,7
—
202,7
Etanol
2918,8
2802,0
116,8
Air
172,3
6,89
165,4
Subtotal
3293,8
2808,9
484,8
Total
3293,8
3293,8
7. Neraca Massa Pada Kondensor
Pada kondensor tidak ada perubahan massa.
F14
=
F15
F14
Etanol
Air
F15
Etanol
Air
Tabel LA-5 Neraca massa pada kondensor
Keluar
Komponen
Masuk (Kg/Jam)
(Kg/jam)
Universitas Sumatera Utara
Alur 14
Alur 15
Etanol
2802,0
2802,0
Air
6,89
6,89
Total
2808,9
2808,9
10.Rotary Dryer
F11
Air
Etanol
F9
Tanin
Etanol
Air
F10
Tanin
Etanol
Air
Asumsi efisiensi alat pada rotary dryer 98%, jadi masih ada 2% etanol dan 2% air
yang terikut pada prodak utama tanin.
Komposisi pada alur F9:
F9Tanin
=
202,70 kg/jam
F9Etanol
=
(0,04 x 2918,8)
= 116,8 kg/jam
=
(0,96 x 172,3)
= 165,4 kg/jam
9
F Air
Komposisi pada alur F10:
F10Tanin
=
202,70 kg/jam
F10Etanol
=
(0,02 x 116,8)
= 2,2 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
F10Air
=
(0,02 x 165,4)
= 3,3 kg/jam
11
Komposisi pada alur F :
F11Etanol
=
(0,98 x 116,8)
= 114,4 kg/jam
F11Air
=
(0,98 x 165,4)
= 162,1 kg/jam
Neraca Massa Total
F9
=
F10 + F11
=
484,8 kg/jam
Tabel LA-7 Neraca massa pada Rotary Dryer
Komponen
Masuk (Kg/Jam)
Keluar (Kg/jam)
Alur 9
Alur 10
Alur 11
Tanin
202,70
202,70
—
Etanol
116,8
2,3
114,4
Air
165,4
3,3
162,1
Subtotal
484,8
208,3
276,5
Total
484,8
484,8
9. Neraca Massa Pada Kondensor
F16
Etanol
Air
F11
Etanol
Air
Pada kondensor tidak ada perubahan massa.
F11
=
F16
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA-6 Neraca massa pada kondensor
Keluar
Komponen
Masuk (Kg/Jam)
(Kg/jam)
Alur 11
Alur 16
Etanol
114,4
114,4
Air
162,1
162,1
Total
276,5
276,5
11.Rotari Cooler
F12
Tanin
Etanol
Air
F10
Tanin
Etanol
Air
F10
F12
=
Tidak ada perubahan massa
Tabel LA-8 Neraca massa pada Rotary Cooler
Keluar
Komponen
Masuk (Kg/Jam)
(Kg/jam)
Alur 10
Alur 12
Tanin
202,70
202,70
Etanol
2,3
2,3
Air
3,3
3,3
Total
208,3
208,3
12.Ball Mill
Universitas Sumatera Utara
F12
Tanin
Etanol
Air
F12
=
F13
Tanin
Etanol
Air
F13
Tabel LA-8 Neraca massa pada Ball Mill
Keluar
Komponen
Masuk (Kg/Jam)
(Kg/jam)
Alur 12
Alur 13
Tanin
202,70
202,70
Etanol
2,3
2,3
Air
3,3
3,3
Total
208,3
208,3
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN B
PERHITUNGAN NERACA ENERGI
Basis Perhitungan
: 1 jam operasi
Suhu referensi:
: 25oC = 298 K
Suhu lingkungan
: 30oC = 303 K
Satuan Perhitungan
: kkal/jam
Diketahui :
Cp tanin (j/mol K)
= 18,4991 + 13,34458x 10-2 – 0,8428 x10-4 T2+
2,0206 x10-8T3 (Perry, 1984)
Kalor laten ( ) Etanol = 201,1854 kkal/kg (Reklaitis, 1983)
Cp etanol liquid
= 0,670 kkal/mol (Geankoplis,1983)
Cp etanol uap
= 0,505 kkal/kg (Geankoplis, 1983)
Cp air
= 1 kkal/kg (Geankoplis, 1983)
Cp impurities
= 0,54 kkal/kg (Perry, 1984)
Universitas Sumatera Utara
1. Hammer Crusher
Q1
Tanin
Impuritis
C-101
Q2
Tanin
Impuritis
Pada hammer crusher tidak ada perubahan jumlah energi pada setiap komponen,
Q1tanin
=
Q2tanin
Q1impuritis
=
Q2impuritis
2. Ball Mill
Q2
Q3
Tanin
Tanin
Impuritis
Impuritis
Pada ball mill tidak ada perubahan jumlah energi pada setiap komponen, hanya
Q2 tanin
=
Q3 tanin
Q2 impuritis
=
Q3 impuritis
3. Tangki Ekstraksi
Q3
T=30oC
Tanin
Impuritis
Air
Q4
T=30oC
Etanol
Air
TE-101
Q5
T=30oC
Tanin
Impuritis
Etanol
Air
Universitas Sumatera Utara
Energi masuk Qmasuk (kg/jam)
Qkeluar (kg/jam)
Pada Alur 3
a. Tanin
Cp Tanin =
+ 2,0206
x 10-8T3) dT
= 18,4991 (5) +
3032-2982) -
3033-2983) +
3034-2984)
= 92,4955 + 200,5206 – 38,05340 + 2,74166
= 257,7044 j/mol
= 0,061593 kkal/mol
Q3tanin = N3tanin
=
= 0,1204
x 0,061593
= 7,4
b. Impuritis
Q3impuritis
= m x Cp x dT
= 767,775 kg/jam x 0,54 kkal/kgoC (30-25)oC
= 2.073,0 kkal/jam
c. Air
Q3air
= m x Cp x dT
= 51,185 kg/jam x 1 kkal/kgoC (30-25)oC
= 255,925kkal/jam
Total Qmasuk pada alur 3 = 2.336,34 kkal/jam
Universitas Sumatera Utara
Pada Alur 4
a. Etanol
= 2.948,25 kg/jam x 0,670 kkal/kgoC (30-25)oC
= 9.876,65kkal/jam
b. Air
Q4air = m x Cp x dT
= 122,84 kg/jam x 1 kkal/kgoC (30 -25)oC
= 614,22kkal/jam
Total Qmasuk pada alur 4 = 10.490,9kkal/jam
Total Qmasuk = 2.336,34 kkal/jam + 10.490,9kkal/jam
= 12.827,2 kkal/jam
Energi Keluar
Pada Alur 5
a. Tanin
Cp Tanin =
+ 2,0206
x 10-8T3) dT
= 18,4991 (5) +
3032-2982) -
3033-2983) +
3034-2984)
= 92,4955 + 200,5206 – 38,05340 + 2,74166
= 257,7044 j/mol
= 0,061593 kkal/mol
Q5tanin = N5tanin
=
= 0,12043
x 0,061593
= 7,4
b. Impuritis
Q5impuritis
= m x Cp x dT
= 767,775 kg/jam x 0,54 kkal/kgoC (30-25)oC
Universitas Sumatera Utara
= 2.072,99 kkal/jam
c. Etanol
Q5Etanol
= 2.948,3 kg/jam x 0,67 kkal/kgoC (30-25)oC
= 9.876kkal/jam
d. Air
Q5air
= m x Cp x dT
= 174,029 kg/jam x 1 kkal/kgoC (30-25)oC
= 870,145 kkal/jam
Tabel LB.1 Neraca Energi Dalam Ekstraksi
Komponen
Energi Keluar
Energi Masuk (Kg/Jam)
(Kg/jam)
Alur 3
Alur 4
Alur 5
Tanin
7,4
—
77,0
Impuritis
2.073,0
—
2.073,0
Etanol
—
9.876,7
9.876,7
Air
255,9
614,2
870,1
Subtotal
2.336,3
10.490,9
12.827,2
Total
12.827,2
12.827,2
4. Filter Press
Q5
T=30oC
Tanin
Impuritis
Etanol
Air
Q7
Tanin
Etanol
Air
T=30oC
Q6
T=30oC
Impuritis
Universitas Sumatera Utara
Q5=
Q6 + Q7
Tabel LB.2 Neraca Energi Dalam Filter Press
Komponen
Energi Masuk
Energi Keluar (Kg/Jam)
(Kg/jam)
Alur 7
Alur 6
Alur 5
Tanin
7,3
—
7,4
Impuritis
—
2.181,2
2.073,0
Etanol
9.777,9
—
9.876,7
Air
861,4
—
870,1
Subtotal
10.646,7
2.181,2
12.827,2
Total
12.827,2
12.827,2
5. Tangki Pengendapan
Q7
Tanin
Etanol
Air
T=30oC
Q8
Tanin
Etanol
Air
T=30oC
Universitas Sumatera Utara
Energi Masuk
Pada Alur 7
Tanin
+ 2,0206
Cp Tanin =
x 10-8T3) dT
= 18,4991 (5) +
3032-2982) -
3033-2983) +
3034-2984)
= 92,4955 + 200,520 – 38,053 + 2,741
= 257,704 j/mol
= 0,061593 kkal/mol
Q7tanin = N7tanin
=
= 0,11923
x 0,061593
= 7,3
b. Etanol
Q7Etanol
= 2.918,773 kg/jam x 0,67 kkal/kgoC (30-25)oC
= 97.778,91kkal/jam
c. Air
Q7air
= 172,288 kg/jam x 1 kkal/kgoC (30-25)oC
= 8.614,435kkal/jam
Total Qmasuk pada alur 7 = 10.646,678 kkal/jam
Energi Keluar
Pada Alur 8
a.Tanin
Cp Tanin =
+ 2,0206
x 10-8T3) dT
Universitas Sumatera Utara
3032-2982) -
= 18,4991 (5) +
3033-2983) +
3034-2984)
= 92,4955 + 200,5206 – 38,05340 + 2,74166
= 257,7044 j/mol
= 0,061593 kkal/mol
Q8tanin = N8tanin
=
= 0,119
x 0,061593
= 7,343
b. Etanol
Q8Etanol
= 2.918,773 kg/jam x 0,67 kkal/kgoC (30-25)oC
= 9.777,891kkal/jam
c. Air
Q8air
= 172,288 kg/jam x 1 kkal/kgoC (30-25)oC
= 861,443 kkal/jam
Total Qkeluar pada alur 8 = 10.646,68 kkal/jam
Tabel LB- 3 Neraca Energi Dalam Tangki Pengendapan
Komponen
Panas Masuk (Kkal/Jam)
Panas Keluar (Kkal/jam)
Alur 7
Alur 8
Tanin
7,3
7,3
Etanol
9.777,9
9.777,9
Air
861,4
861,4
Total
10.646,7
10.646,7
Universitas Sumatera Utara
6. Evaporator
Q14
T=85oC
Etanol
Air
Q8
T=30oC
Tanin
Etanol
Air
Steam masuk
T=130oC
Kondensat
Q9
T=85oC
Tanin
Etanol
Air
Energi Masuk
Pada Alur 8
a.Tanin
Cp Tanin =
+ 2,0206
x 10-8T3) dT
= 18,4991 (5) +
3032-2982) -
3033-2983) +
3034-2984)
= 92,4955 + 200,5206 – 38,05340 + 2,74166
= 257,7044 j/mol
= 0,061593 kkal/mol
Q8tanin = N8tanin
=
= 0,11923
x 0,061593
= 7,343
b. Etanol
Universitas Sumatera Utara
Q8Etanol
= 2.918,773 kg/jam x 0,67 kkal/kgoC (30-25)oC
= 9.777,891kkal/jam
c. Air
Q8air
= 172,773 kg/jam x 1 kkal/kgoC (30-25)oC
= 861,443 kkal/jam
Total Qmasuk pada alur 8 = 10.646,68 kkal/jam
Energi Keluar
Pada Alur 9
a.Tanin
Cp Tanin =
+ 2,0206
x 10-8T3) dT
= 18,4991 (60) +
3582-2982) -
3583-2983) +
3584-2984)
= 1109,946 + 2626,453 – 545,5478 + 43,139
= 3233,990734 j/mol
= 0,77294 kkal/mol
Q9tanin = N9tanin
=
= 0,11923
x 0,77294
= 92,158
b. Etanol
Q9Etanol
= m x Cp x dT
=165,75 x 0,670 kkal/kgoC (85-25)
= 4.693,38kkal/jam
c. Air
Q9air
= 165,397 kg/jam x 1 kkal/kgoC (85-25)oC
= 9.923,82 kkal/jam
Total Qkeluar pada alur 9 = 14.709,37 kkal/jam
Universitas Sumatera Utara
Pada Alur 14
Pada Alur 14
a. Etanol
Q14Etanol
= m x Cp x dT
=2.802 x 0,505 kkal/kgoC (85-25)
= 84.901,28kkal/jam
b. Air
Q14Air
= m x Cp x dT
= 6,89 x 1 kkal/kgoC kkal/kgoC (85-25)
= 413,49kkal/jam
Total Qkeluar pada alur 14 = 85.314,77 kkal/jam
Total Q keluar = 100.024,15 kkal/jam
Total Qsteam = Qkeluar - Qmasuk
= 100.024,15 kkal/jam – 10.646,67kkal/jam
= 89.377,42 kkal/jam
Jadi energi yang dihasilkan oleh steam pada alur masuk sebesar 89.377,42
kkal/jam
H (1300C) = 2716,484 kJ/kg
H (850C) = 355,856 kJ/kg
= H (1300C) – H (850C)
= (2716,484 – 355,856)
= 2.360,628 kJ/kg x
= 564,2036kkal/kg
maka laju steam yang dibutuhkan :
= =
`
= 158,41kg/jam
Tabel LB- 4 Neraca Energi Dalam Evaporator
Komponen
Panas Masuk
(Kkal/Jam)
Alur 8
Tanin
7,3
Etanol
9.777,9
Panas Keluar (Kkal/jam)
Alur 14
Alur 9
92,2
84.901,3
4693,4
Universitas Sumatera Utara
Air
861,4
413,5
QSteam
89.377,5
Total
100.024,2
9923,8
100.024,2
7. Kondensor (E-101)
Air pendingin
T=25oC
Q14
T=85oC
Etanol
Air
(uap)
Q15
T=30oC
Etanol
Air
cair
Energi Masuk
Pada Alur 14
Air pendingin
buangan
T=40oC
a. Etanol
Q14Etanol
= m x Cp x dT
=2.802,022 x 0,505 kkal/kgoC (85-25)
= 84.901,28kkal/jam
b. Air
Q14Air
= m x Cp x dT
= 6,89 x 1 kkal/kgoC kkal/kgoC (85-25)
= 413,49kkal/jam
Total Qmasuk pada alur 14 = 85.314,77 kkal/jam
Energi Keluar
Universitas Sumatera Utara
a. Etanol
Q15Etanol
= m x Cp x dT
=2.802,02 x 0,505 kkal/kgoC (30-25)
= 7.075,10kkal/jam
b. Air
Q15Air
= m x Cp x dT
= 6,89 x 1 kkal/kgoC kkal/kgoC (30-25)
= 34,45 kkal/jam
Total Qkeluar pada alur 15 = 7.109,56 kkal/jam
Total Qdiserap
= Qkeluar – Qmasuk
= -78.205,21 kkal/jam
Jadi, energi yang diserap oleh air pendingin pada alur keluar sebesar -78.205,21
kkal/jam.
Maka jumlah air pendingin yang dibutuhkan :
Kondisi masuk air pendingin pada T= 25oC
Kondisi air pendingin keluar T = 40oC
H (250C) = 104,8 kJ/kg
H (400C) = 167,4 kJ/kg
= H (250C) – H (400C)
= (104,8 – 167,4)
= -62,5 kJ/kg x
= -14,961kkal/kg
Jumlah air pendingin yang diperlukan (m)
= =
= 5.227,006kg/jam
Tabel LB- 5 Neraca Energi Dalam Kondensor
Komponen
Panas Masuk (Kkal/Jam)
Panas Keluar (Kkal/jam)
Alur 14
Alur 15
Etanol
84901,3
7075,1
Air
413,5
34,5
Qdiserap
—
78.205,2
Total
85.314,8
85.314,8
Universitas Sumatera Utara
8. Rotary Dryer
Q11
T=100oC
Air
Etanol
Udara
Q9
T=85oC
Tanin
Etanol
Energi Masuk
Air
Pada Alur 9
a.Tanin
Steam
Qudara
Tudara masuk = 130oC
∑
F10
Tanin
Air
Cp Tanin =
Q10
T=100oC
Tanin
Etanol
Air
+ 2,0206
x 10-8T3) dT
= 18,4991 (60) +
3582-2982) -
3583-2983) +
3584-2984)
= 1109,946 + 2626,453 – 545,5478 + 43,139
= 3233,990734 j/mol
= 0,77294 kkal/mol
Q9tanin = N9tanin
=
= 0,11923
x 0,77294
= 92,15
b. Etanol
Q9Etanol
= m x Cp x dT
=116,75 x 0,670 kkal/kgoC (85-25)
= 4.693,38kkal/jam
Universitas Sumatera Utara
c. Air
Q9air
= 165,4 kg/jam x 1 kkal/kgoC (85-25)oC
= 9.923,82 kkal/jam
Total Qkeluar pada alur 9 = 14.709,37 kkal/jam
Energi Keluar
Pada Alur 10
Cp Tanin =
+ 2,0206
x 10-8T3) dT
= 18,4991 (75) +
3732-2982) -
3733-2983) +
3734-2984)
= 1387,4325 + 3358,137 – 714,456 + 57,944
= 4089,0575 j/mol
= 0,977308 kkal/mol
Q10tanin = N9tanin
=
= 0,11923
x 0,977308
= 116,525
b. Etanol
Q10Etanol
= m x Cp x dT
=2,335 x 0,670 kkal/kgoC (100-25)
= 117,33kkal/jam
c. Air
Q10air
= 3,3 kg/jam x 1 kkal/kgoC (100-25)oC
= 248,095 kkal/jam
Total Qkeluar pada alur 10 = 481,955 kkal/jam
Pada Alur 11
a. Etanol
Universitas Sumatera Utara
Q9Etanol
= m x Cp x dT
=114,41 x 0,505 kkal/kgoC (100-25)
= 4.333,50kkal/jam
b. Air
Q11air
= 162,09 kg/jam x 1 kkal/kgoC (100-25)oC
= 12.156,691 kkal/jam
Total Qkeluar pada alur 11 = 16.490,19 kkal/jam
Total Qkeluar = 481,955 kkal/jam + 16.490,19 kkal/jam
= 16.972,15 kkal/jam
Entalpi udara dihitung dengan persamaan :
H = 0,24 t + w (1060,8 + 0,45 t)
Temperatur udara masuk ke heater udara 30oC (86oF)
H = 0,24 (86 -77) + 0,019 (1060,8 + 0,45 (86-77)
H = 2,16 + 20,232
H = 22,392
Temperatur udara keluar heater sebesar 130oC (266oF)
H = 0,24 (266 – 77) + 0,019 (1069,8 + 0,45 (266-77))
H = 67,131Btu/lb
Misalkan : kebutuhan udara = X lb
Panas udara keluar heater = masuk drier = 67,131 X Btu
Panas udara masuk heater = keluar drier = 22,392.Xbtu
Panas masuk drier = panas umpan masuk + panas udara masuk
= 14.709,37 + 67,131 X Btu
Panas keluar drier = panas umpan keluar + panas udara keluar
= 16.972,15 + 22,392 X Btu
Neraca energi pada drier :
Panas masuk = panas keluar
14.709,37 + 67,131 X Btu = 16.972,15 + 22,392 X Btu
-2.262,77 = -44,739 X Btu
X Btu = 50,57
Universitas Sumatera Utara
Qudara masuk (Qo) = 3.759,25 Btu = 1.432,62 kkal/jam
Qudara keluar (Qi) = 1214,291 Btu = 830,12 kkal/jam
Qs = Qo + Qi
= 2.262,73 kkal/jam
Kondisi saturated steam (P = 1 atm, T = 130oC)
T keluar = 100oC
Cp H2O = 1 kkal/kgoC
= 2733,730 kJ/Kg = 653,377 kkal/kg
(Smith,1987)
Steam yang dibutuhkan :
= 3,463 kg/jam
Tabel LB- 6 Neraca Energi Dalam Rotary dryer
Komponen
Panas Masuk
Panas Keluar (Kkal/jam)
(Kkal/Jam)
Alur 9
Alur 10
Alur 11
Tanin
92,2
116,5
—
Etanol
4693,4
117,3
4333,5
Air
9.923,8
248,1
12.156,7
QSteam
2.262,7
—
—
Subtotal
16.972,1
482,0
16.490,2
Total
16.972,2
16.972,2
9. Kondensor (E-102)
Air pendingin T=25oC
Q16
T=30oC
Etanol
Air
cair
Q11
T=85oC
Etanol
Air
(uap)
Air pendingin buangan T=40oC
Universitas Sumatera Utara
Energi Masuk
Pada Alur 17
a. Etanol
Q11Etanol
= m x Cp x dT
=114,4 x 0,505 kkal/kgoC (100-25)
= 4.333,5kkal/jam
b. Air
Q11Air
= m x Cp x dT
= 162,09 x 1 kkal/kgoC kkal/kgoC (100-25)
= 12.156,69kkal/jam
Total Qmasuk pada alur 11 = 16.490,19 kkal/jam
Energi Keluar
a. Etanol
Q16Etanol
= m x Cp x dT
=114,4 x 0,505 kkal/kgoC (30-25)
= 288,9,10kkal/jam
b. Air
Q16Air
= m x Cp x dT
= 162,9 x 1 kkal/kgoC kkal/kgoC (30-25)
= 810,4kkal/jam
Total Qkeluar pada alur 16 = 1.099,34 kkal/jam
Total Qdiserap
= Qkeluar – Qmasuk
= -15.390,84 kkal/jam
Jadi, energi yang diserap oleh air pendingin pada alur keluar sebesar -15.390,84
kkal/jam.
Maka jumlah air pendingin yang dibutuhkan :
Kondisi masuk air pendingin pada T= 25oC
Kondisi air pendingin keluar T = 40oC
H (250C) = 104,8 kJ/kg
H (400C) = 167,4 kJ/kg
Universitas Sumatera Utara
= H (250C) – H (400C)
= (104,8 – 167,4)
= -62,5 kJ/kg x
= -14,961kkal/kg
Jumlah air pendingin yang diperlukan (m)
= =
= 1.028,679kg/jam
Tabel LB- 7 Neraca Energi Dalam Kondensor
Komponen
Panas Masuk (Kkal/Jam)
Panas Keluar (Kkal/jam)
Alur 11
Alur 16
Etanol
4333,5
288,9
Air
12.156,7
810,4
Qdiserap
—
15.390,8
Total
16.490,2
16.490,2
10. Rotari Cooler
Air pendingin
Air
T=25oC
Q12
T=30oC
Tanin
Air
Q10
T=100oC
Tanin
Air
Air
pendingin
buangan
T=40oC
Air
Universitas Sumatera Utara
Energi Masuk
Pada Alur 10
+ 2,0206
Cp Tanin =
x 10-8T3) dT
= 18,4991 (75) +
3732-2982) -
3733-2983) +
3734-2984)
= 1387,4325 + 3358,137 – 714,456 + 57,944
= 4089,0575 j/mol
= 0,977308 kkal/mol
Q10tanin = N9tanin
=
= 0,11923
x 0,977308
= 116,52
b. Etanol
Q10Etanol
= m x Cp x dT
=2,335 x 0,670 kkal/kgoC (100-25)
= 117,33kkal/jam
b. Air
Q10air
= 3,31 kg/jam x 1 kkal/kgoC (100-25)oC
= 248,095 kkal/jam
Total Qmasuk pada alur 10 = 481,955 kkal/jam
Energi Keluar
Pada Alur 12
a.Tanin
Cp Tanin =
+ 2,0206
x 10-8T3) dT
Universitas Sumatera Utara
= 18,4991 (5) +
3032-2982) -
3033-2983) +
3034-2984)
= 92,4955 + 200,5206 – 38,05340 + 2,74166
= 257,7044 j/mol
= 0,061593 kkal/mol
Q12tanin = N12tanin
=
= 0,11923
x 0,061593
= 7,343
b. Etanol
Q12Etanol
= m x Cp x dT
=2,335 x 0,670 kkal/kgoC (30-25)
= 7,343kkal/jam
b. Air
Q12air
= 3,31 kg/jam x 1 kkal/kgoC (30-25)oC
= 16,539 kkal/jam
Total Qkeluar pada alur 12 = 31,705 kkal/jam
Qdiserap = Qkeluar – Qmasuk
= 31,705 kkal/jam – 481,955 kkal/jam
= -450,249 kkal/jam
Jadi, energi yang diserap oleh air pendingin pada alur keluar sebesar -450,249
kkal/jam.
Maka jumlah air pendingin yang dibutuhkan :
Kondisi masuk air pendingin pada T= 25oC
Kondisi air pendingin keluar T = 40oC
H (250C) = 104,8 kJ/kg
H (400C) = 167,4 kJ/kg
= H (250C) – H (400C)
= (104,8 – 167,4)
Universitas Sumatera Utara
= -62,5 kJ/kg x
= -14,961kkal/kg
Jumlah air pendingin yang diperlukan (m)
= =
= 22,773kg/jam
Tabel LB- 8 Neraca Energi Dalam Rotary cooler
Komponen
Panas Masuk (Kkal/Jam)
Panas Keluar (Kkal/jam)
Alur 10
Alur 12
Tanin
116,53
7,34
Etanol
117,3
7,8
Air
248,1
16,54
Qdiserap
450,2
Total
482,0
482,0
11. Ball Mill
Q12
Tanin
Air
Q13
Tanin
Air
Pada ball mill tidak ada perubahan jumlah energi pada setiap komponen, hanya
Q12tanin = Q13tanin
Tabel LB- 9 Neraca Energi Dalam Ball Mill
Komponen
Panas Masuk (Kkal/Jam)
Panas Keluar (Kkal/jam)
Alur 12
Alur 13
Tanin
7,3
7,3
Etanol
7,8
7,8
Air
16,5
16,5
Total
31,7
31,7
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN C
PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT
LC.1. Gudang Bahan Bakar (GBB)
Fungsi : sebagai tempat persediaan bahan baku.
Laju air masuk kulit kakao (G)
= 1023,7 kg/jam
(Lampiran A)
Densitas kulit kakao (ρ)
= 1322,5 kg/m³
(Effendi,dkk)
Lama penyimpanan (Ө)
= 7 hari
= 168 jam
Faktor kelonggaran (fk)
= 20%
(Perry, 1984)
Jumlah gudang yang akan dilaksanakan sebanyak 1 unit dengan desain sebagai
berikut :
Tinggi (h)
=5m
Panjang
= 2 XL
Volume gudang (V)
=px Lxh
V
=2x Lx Lx5
V
= 10L²
Volume bahan (Vb)
=
=
= 130,04 m³/jam
Volume bahan dalam gudang untuk 7 hari
V
= Vb x (1 + fk)
= 130,04 x (1 + 0,2)
= 156,05. m³
Sehingga diperoleh :
156,05
= 10 L²
L²
= 15,60
L
= 3,95 m
Maka,
Universitas Sumatera Utara
P
=2xL
= 2 x 3,847
= 7,90 m
Diperoleh spesifikasi gudang bahan baku :
Konstruksi yang diinginkan pondasi beton dengan dinding batu dan atap seng
Tinggi gudang
=5m
Panjang gudang
= 7,90 m
Lebar gudang
= 3,95 m
LC.2. Tangki Etanol 96% (T-101)
Fungs : untuk menampung etanol selama 2 hari operasi
Jumlah tangki yang ingin dirancang sebanyak 1 buah
Tekanan pada tangki
= 1 atm
Temperatur tangki
= 30ºC
Laju alir masuk (G)
= 3071,1 kg/jam
(Lampiran A)
= 6770,24 lb/jam
Densitas etanol 96% (ρ)
= 792,71 kg/m³
= 1.747,6355 lb/ft³
Waktu tinggal (Ө)
= 48 jam
Tangki dirancang berbentuk silinder tegak dengan tutup bawah datar dan tutup
atas ellipsoidal.
Hh
Hs
D
Gambar LC-1. Rancangan tangki etanol
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan :
Menentukan ukuran tangki
a. Volume Tangki, VT
Massa, m
= 3.071,1 kg/jam x 24 jam/hari x 3 hari
= 221.119,2 kg
Volume larutan, Vl
= 221.119,2 kg
792,71 kg/m3
= 278,94 m3
Volume tangki, Vt
= 1,2 x
= 1,2 x 278,94
= 334,72 m3
b. Diameter dan tinggi shell
Volume shell tangki (Vs) :
πDi2Hs
Vs
=
Vs
= πDi3
;
asumsi : Di : Hs = 1 : 3
(Perry dan Green, 1999)
Volume tutup tangki (Ve) :
Ve
=
Di3
(Brownell, 1959)
Volume tangki (V) :
V
= Vs + Ve
V
=
πDi3
334,72 m3
=
πDi3
Di
= 5,125 m
= 203,53 in
Hs
= 15,37 m
Hs
= 610,60 in
c. Tebal shell tangki
t
+ n.C
=
(Perry dan Green, 1999)
Dimana :
t
= tebal shell (in)
P
= tekanan desain (psia)
Universitas Sumatera Utara
R
= jari-jari dalam tangki (in)
E
= Joint effisiensi
(Brownell,1959)
S
= allowable stress
(Brownell, 1959)
C
= corrosion allowance (in/tahun)
n
= umur alat
Volume larutan
= 278,94 m3
Volume tangki
= 334,72 m3
Tinggi larutan dalam tangki =
=
x Hs
x 15,37 m
= 12,81 m
Tekanan hidrostatik
P=ρxgxl
=792,71 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 12,81 m
= 99.545,32 Pa = 14,43 psia
Faktor kelonggaran = 20 %
Maka, Pdesain = (1,2) Poperasi
= 1,2 (14,696 + 14,43) = 34,96 psia
Direncanakan bahan konstruksi Stainless Steel SA-304
Allowable workinh stress (S)
= 18.700 psi
Joint effesiensi (E)
= 0,85
corrosion allowance(C)
= 0,125in/tahun
Umur alat
= 10 tahun
(Peters, dkk., 2004)
(Peters, dkk., 2004)
(Perry dan Green, 1999)
= 1,2546 in
Tebal shell standar yang digunaka
n
( Brownell dan Young, 1959)
d. Tebal tutup tangki
Tebal dinding head (tutup tangki)
Universitas Sumatera Utara
Allowable workinh stress (S)
= 18.700 psi
(Peters, dkk., 2004)
Joint effesiensi (E)
= 0,85
(Peters, dkk., 2004)
corrosion allowance(C)
= 0,125in/tahun
(Peters, dkk., 2004)
Umur alat
= 10 tahun
Tebal head (dh)
(Perry dan Green, 1999)
(Peters, dkk., 2004)
Dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in)
P = tekanan desain (psi)
Di = diameter tangki (in)
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
= 1,2523 in
Dipilih tebal head standar =
( Brownell dan Young, 1959)
e. Diameter dan tinggi tutup
Diameter = shell besar dari 1 in,
Diameter = Di + Di/24 + 2sf + 2/3 icr + l
( Brownell dan Young, 1959)
Dimana : Di = diameter tangki, in
sf = panjang straight-flange, in
icr = inside – corner radius, in
l = tebal shell, in
Dari tabel 5.6 Brownell diperoleh untuk tebal shell
dipilih
Tinggi head = Di x 1/5
(Brwonell and Young,1959)
= 5,125 x 1/5
= 1,025 m
= 3,362 ft
Universitas Sumatera Utara
LC. 3 Hammer Crusher (HC-101)
Fungsi : Untuk memotong – motong kulit kakao untuk menjadi potongan yang
lebih kecil
Jenis : Smooth Roll crusher
Bahan konstruksi : Carbon steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 1023,7 kg/jam
Perhitungan daya :
dr = (0,961 df - do)/0,039 ( Wallas, 1998)
dimana ;
dr = diameter roll
df = diameter umpan
do = diameter celah roll
Diperkirakan umpan cullet memiliki ukuran berkisar 1,5 in, diambil ukuran (df)
= 1,5 in
Pemecahan menggunakan Smooth Roll crusher dengan diameter celah roll
dengan ukuran (do) = 0,5 in
Pemecahan menggunakan Smooth Roll crusher dengan diameter celah roll
dengan ukuran (do) = 0,5 in
dr = (0,961 df - do)/0,039
dr = (0,961x (1,5 – 0,5)/0,039
dr = 24,64in
Sesuai dengan tabel 12.8 b, Wallas,1998 maka ukuran crusher yang digunakan :
Diamete Roll = 24 in
Diameter Lump Maks = 14 in
Kecepatan Roll = 125 rpm
Untuk menghitung daya motor yang digunakan:
P = 0,3 ms x R*
(Timmerhaus,2004)
Dimana : ms = kapasitas umpan ( kg/s)
R* = maksimum reduction ratio
( R* = 16 untuk smooth roll crusher)
( Timmerhaus,2004)
Universitas Sumatera Utara
P = 0,3 ms x R*
= 0,3 (1023,7 kg/s)(16)
= 1,36 kW
LC.4 Ball Mill (BM-101)
Fungsi : menghaluskan kulit kakao sehingga diperoleh ukuran mesh 200 mesh.
Laju alir masuk kulit kakao (G) = 1023,7 kg/jam
(lampiran A)
= 1,0237 ton/jam
Efisiensi mill = 97% < 200 mesh
(Perry,1984)
Kapasitas = (1 + fk) x G
= (1 + 0,2) x 1,0237 ton/jam
= 1,228 ton/jam
Untuk kapasitas diatas maka digunakan spesifikasi mill jenis marcy ball mill
Spesifikasi : No.200 sieve
Kapasitas : 3 ton/jam
Tipe
: Marcy Ball mill
Size
:3x2
Ball charge : 0,85 ton
Power
: 5 Hp
Mill speed : 35 rpm
Jumlah
: 1 unit
(Sumber : tabel 20-16, Perry, 1984)
LC.5 Ekstraktor (T-102)
Fungsi : Untuk mengekstrak serbuk kakao dengan etanol
Bentuk : Silinder tegak dengan alas kerucut dan tutup elipsoidal
Bahan : Stainless Steel A – 283 -54 grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : 75oC; 1 atm
Laju alir massa = 4094,8 kg/jam = 9027,35 lb/jam
(lampiran A)
Waktu perancangan = 1 jam
Faktor kelonggaran = 20%
Densitas campuran( ρcamp ) = 1076,307 kg/m3
= 67,1916 lb/ft3
Universitas Sumatera Utara
1. Menentukan ukuran tangki
a. Volume larutan (VL) =
=3,804 m3
Volume tangki (VT) = ( 1 + 0,2) x 3,804
= 4,565 m3
Volume tiap tangki =
= 2,282 m3
b. Diameter silinder dan tinggi silinder
Volume tangki = volume silinder + volume tutup + volume
kerucut
VT= Vs + Vh + Vk
Volume silnder dan tinggi silinder :
Volume silinder (Vs) = ¼ π D2H1
Diambil H1= D
Vs = ¼ πD2(D)
Vs=0,918 D3
Volume tutup (Vh) :
Diambil H2 = ¼ D
(Brownel and Young,1958)
= 0,1308 x D3
Dimaeter tangki (VT) = Vs+ Vh
VT = (0,918 D3 + 1,0488 D3)
D = 1,63 m
= 5,248 ft
Tinggi Slinder Hsr=
Tinggi tutup Hh =
Tinggi total tangki HT = 2,449 m
m
=7,782 ft
Tinggi cairan Hc =
r = 0,82m
r = 2,624 ft
Universitas Sumatera Utara
= 31,46 in
2. Tebal shell & tutup tangki
(t) =
(Tabel 9 Mc Cetta and Cunningham,1993)
Allowable working stress (S) = 12.650 psia
(Brownel &Young,1958)
Effisiensi sambungan (E) = 0,8
(Brownel &Young,1958)
Faktor korosi (C) = 0,01 inch/thn
(Perry & Green,1979)
Diambil = 0,01 inc/tahun
Umur alat (N) = 15 tahun
Tekanan operasi = 1 atm = 14,696 psia
Tekanan hidrostatik (Ph) =
=
= 0,485 psi
Tekanan opersi (P)
= Po+ Ph
= 14,696 + 0,485
= 15,181 psi
Tekanan desain (Pd) = (1 + fk) x P
= (1 + 0,2) x 15,181
= 18,21 psia
Maka tebal shell :
(t) =
= 0,21 inch
Digunakan tebal shell standar = 2/5 inc
b. Tebal tutup :
Tebal tutup dianggap sama dengan tebal shell karena terbuat dari bahan yang
sama = 2/5 inc
3. Penentuan pengaduk
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Untuk turbin standar (Mc, Cabe, 1993) diperoleh :
Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 5,248 ft = 1,7493 ft
Universitas Sumatera Utara
E/Da = 1 ; E = 1,7493 ft
L/Da = ¼ ; L = ¼ x 1,7493 ft = 0,4373 ft
W/Da = 1/5 ; 1/5 x 1,7493 ft = 0,3499 ft
J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 1,7493 ft = 0,4373 ft
Dimana :
Dt = Diameter tangki
Da = Diameter impeller
E = Tinggi turbin dari dasar tangki
L = panjang blade pada turbin
W = Lebar blade pada turbin
J = lebar baffle
Kecepatan pengaduk (N) = 1 putaran/detik ρ N (D1)2
Bilangan Reynold (NRe) =
:(Brownell and young,1959)
=
= 6168525
NRe> 10.000 maka perhitungan pengadukan menggunakan rumus:
P=
P=
=6934,551 ft lbf/dt
= 12,6 Hp
Effisiensi motor penggerak 80%
Daya motor penggerak =
= 15,75 Hp
Penentuan Jaket Pemanas
Jumlah Steam (130oC)
=177,81 kg/jam
Densitas steam
= 5,16 kg/m3
Laju alir steam (Qs)
= 34,460 m3/jam
Diameter dalam jaket
= 62,97 + (0,5 x 2)
= 63,97 inch
Tinggi jaket = tinggi ekstraktor= 2,04 m
Universitas Sumatera Utara
Asumsi tebal jaket = 5 inch
Diameter luar jaket (D)
= 62,97 + (2 x 0,5)
= 72,97 inch
Luas yang dilalui steam (A) =
= 0,62m
Kecepatan steam (v) =
= 55,20
Phidrostatis = 5,16 x 9,8 x 2,04
= 103,20pa
= 0,1033 kpa
= 0,0149 psia
Pdesaign
= 1,2 x (101,49 + 14,696)
= 17,65
Tj =
= 1,31 inch
–
LC. 6 Filter Press (FP-101)
Fungsi : untuk memisahkan antara impuritis dengan tanin yang bercampur
didalam pelarut etanol
Bahan : Carbon steel SA-333
Jenis : plate and frame
Laju alir massa (G)
= 4.094,8 kg/jam
= 9.027,4 lb/jam
Densitas (ρ)
= 1076,3 kg/m3
= 67,2 lb/ft3
Laju alir (Q)
=
=
= 134,4
/jam
Porositas bahan (P)
= 0,6
Densitas cake (ρ)
= 1012,4 kg/m3
= 63,2 lb/ft
(Brownwll,1969)
(Geankoplis,1983)
3
Universitas Sumatera Utara
Massa padatan tertahan (MP) = 767,8 kg/jam
= 1692,7 lb/jam
Tebal cake(Vc)
=
=
= 67,0 ft3/jam
Cake frame (s)
=
=
=25,3 ft3
Jumlah frame (F)
=
=
= 25 unit
Lebar
= 1,55 ft
= 0,4724 m
Panjang (P)
= 2 x 1,55 ft
= 3,1 ft
= 0,9449 m
Luas filter
=pxl
= 3,1 ft x 1,55 ft
= 4,805 ft2
Spesifikasi filter penyaringan :
Luas filter = 4,8 ft2
Lebar = 1,55 ft
Panjang = 3,1 ft
Jumlah frame = 25 unit
LC.7 Tangki Pengendapan (T-103)
Fungsi : Untuk mengendapkan campuran tanin dengan etanol
Bentuk : Silinder tegak dengan alas kerucut dan tutup elipsoidal
Bahan : Stainless Steel A – 283 -54 grade C
Jumlah : 1 unit
Universitas Sumatera Utara
Kondisi operasi : 30oC; 1 atm
Laju alir massa
= 3293,75 kg/jam
= 7261,37 lb/jam
Waktu perancangan
= 1 jam
Faktor kelonggaran
= 20%
Densitas campuran(ρcamp ) = 1076,307 kg/m3 = 67,1916 lb/ft3
Viskositas campuran (μcamp ) =3,6337 cP = 8,794 lb/ft.jam =2,442.10-3lb/ft.det
2. Menentukan ukuran tangki
-. Volume larutan (VL) =
= 3,06 m3
-.Volume tangki (VT) = (1 + 0,2 ) x 3,06 m3 = 3,67 m3
-. Volume tiap tangki=
= 1,83m3
- Diameter silinder dan tinggi silinder
Volume tangki = volume silinder + volume tutup + volumekerucut
VT= Vs + Vh + Vk
Volume silnder dan tinggi silinder :
Volume silinder (Vs) = ¼ π x 5/4D2x D
Diambil H1= D
Vs= ¼ π D2(D)
Vs=0,918 D3
Volume tutup (Vh) :
Diambil H2 = ¼ D
Vh =
(Brownel and Young,1958)
Volume kerucut (Vk) = 1/3 π(D/2)H2
Diambil H3 = ½ D
(Brownel and Young,1958)
Vk= 1/3 π (D/2)( ´D)
Vk= 0,131 D3
Diameter tangki (VT) = Vs+ Vh + Vk
= 0,918 D3 + 0,1308 D3 + 0,131 D3
= 1,46 m= 4,887 ft = 58,63 inch
Universitas Sumatera Utara
r=
r = 0,73 m = 2,46 ft = 29,49 inch
Diameter kerucut
r = 0,6 D sin Ө
(Brownel and Young,1958)
Dimana :
r = jari – jari konis
D = diameter tangki
Ө = sudut pada konis
Diambil Ө = 50o
Maka; r = 0,6 ( 1,154) sin 50o = 0,530 m
Diameter konis = 0,530 m x 2 = 1,06 m
g. Menghitung tinggi tangki
Tinggi tangki;
H1= D
H1 = 1,46 m = 4,887 ft = 58,63 inch
Tinggi tutup
H2= ¼ D = ¼ ( 1,46)= 0,36 m
Tinggi kerucut
H3= ½ D
= ½ (1,46 ) = 0,73 m
Tinggi tangki
HT= H1+H2+H3
= 1,46 + 0,73 + 0,36
= 2,92 m
= 8,30 ft = 99,60 in
Tinggi cairan dalam tangki
Tinggi cairan (Hc) =
=
= 2,43m = 25,20 inch
4. Tebal shell & tutup tangki
Universitas Sumatera Utara
b. Tebal shell
(t) =
(Tabel 9 Mc Cetta and Cunningham,1993)
Allowable working stress (S) = 12.650 psia
(Brownel &Young,1958)
Effisiensi sambungan (E) = 0,8
(Brownel &Young,1958)
Faktor korosi (C) = 0,013-0,5 inch/thn
(Perry & Green,1979)
Diambil = 0,01 inc/tahun
Umur alat (N) = 15 tahun
Tekanan operasi = 1 atm = 14,696 psia
Tekanan hidrostatik (Ph) =
=
= 0,513 psi
Tekanan opersi (P)
= Po+ Ph
= 14,696 + 0,513
= 15,21 psi
Tekanan desain (Pd) = (1 + fk) x P
= (1 + 0,2) x 15,21
= 18,25 psia
Maka tebal shell :
(t) =
= 20 inch
Digunakan tebal shell standar = 2/5 inc
c. Tebal tutup :
Tebal tutup dianggap sama dengan tebal shell karena terbuat dari bahan yang
sama = 2/5 inc.
LC.8 Evaporator (E-101)
Fungsi : untuk menguapkan etanol yang terikat pada tanin
Jumlah : 1 unit
Tipe : Basket type vertikal tube evaporator
Bahan konstruksi : Stainless steel SA- 304 (Brownell,1956)
Tekanan operasi : 1 atm = 14,7 psi
Universitas Sumatera Utara
Suhu umpan masuk : 30oC = 266oF
Suhu produk keluar : 850C = 185 oF
Jumlah larutan yang diuapkan= 2.802,0 kg/jam
(Lampiran A)
Laju alir produk(g) = 3293,8 kg/jam
(Lampiran A)
Densitas (ρ) campuran = 1076,307 kg/m3 = 67,1916 lb/ft3
Volume produk V =
=
=3,0
=102,4
Evaporator berisi 80% dari shell
Volume shell (Vsh) =
= 128,04ft3/jam
Evaporator dirancang berbentuk silinder tegak dengan tutup atas dan bebentuk
ellipsiodal dan tutup bawah berbentuk kerucut, perbandingan tinggi silinder
dengan diameter silinder 3:1 perbandingan antara ellipsiodal dengan diameter
tangki 2:3
Faktor kelonggaran 20%
(Brownell, 1959)
Volume silinder evaporator (Vs)=V(1+k)
= 102,4(1+0,2)
= 122,88ft3
= 19,55 m3
Vs = ¼ π Dt 2 4 /1Dt = πDt3
Dt =
(Brownell, 1959)
=
=13,04 ft
3,97 m
Asumsi : UD (overall design coeficient ) = 700 Btu/jam.ft2.
Dari gambar 14.7 D.Q Kern diperoleh :
UD = 0,8 x 700 Btu/jam.ft2.
Universitas Sumatera Utara
= 560 Btu/jam.ft2. oF
A=
= 104,28ft2
Penentuan jumlah tube (Nt) :
=
(Kern,1965)
Dimana :
A = luas permukaan pemanasan (ft2)
A‖ = luas permukaan luar tube per ft (ff2)
L = panjang tube (ft)
Asumsi tube yang diambil :
OD = ¾ in
BWG = 16
a‖ = 0,2618 ft2/ft
ts = 0,065 in
maka :
=
=39,83 = 40 tubes
Tinggi silinder (Hs) = 4/1 x Dt
(Brownell, 1959)
= 4/1 x 3,97
= 15,88 ft
= 4,83 m
Tinggi head (Hd) = 2/3 x Dt
(Brownell,1959)
= 2/3 x 3,97
= 2,64 ft
= 0,80 m
Tinggi cones evaporator (Hc) = tg Ө(Dt -1) (Brownell,1959)
= tg 45 (3,97ft -1)
= 1,8906 ft = 0,576 m
Panjang sisi miring cones, Lsmc
(Lsmc)2 = (1/2 Dt)2 + (Hc)
(Brownell,1959)
Universitas Sumatera Utara
Lsmc =
= 1,8264 ft = 0,5565 m
Total tinggi evaporator (HTe) = Hs + Hd + Hc
= 15,88 ft + 2,64 ft + 1,8906 ft
= 20,41 ft
= 6,21 m
Volume silinder evaporator (Vse)
= µ πDt2Hs
(Brownell,1959)
2
= ¼ (3,14) (3,97 ft) (15,88 ft)
= 196,47 ft3
= 5,55 m3
Volume head silinder evaporator (Vde)
Vde =(1/2 Dt)2 Hd
(Brownell,1959)
2
= 3,14 x (1/2 x 3,97 ft) x 2,64 ft
= 32,66ft3
= 0,924 m3
Volume cones evaporator (Vce)
Vce = ½ π Hc (Dt -1 )(Dt2 + Dt +1)
(Brownell,1959)
= ½ (3,14) (2,97 ft) (3,97ft-1) x [( 3,97 ft)2 +3,97 ft +1)]
= 137,7 ft3
=3,89m3
Volume total evaporator (VTe)
= Vse + Vde + Vce
= 196,47 ft3+ 32,66ft3+ 137,7 ft3
= 366,83 ft3
= 10,38 m3
Tekanan design (Pd) = ρ(HS – 1)
(Brownell,1959)
= 67,1916 lb/ft3 (15,88 ft-1)
= 1067,02 lb/ft2
=7409psi = 0,50 atm
Tekanan total design (PT) = Pd + 14,7 psi
(Brownell,1959)
= 7,409 psi + 14,7 psi
Universitas Sumatera Utara
= 22,10 psi
Dimana :
E = effisiensi sambungan = 80%
(Brownell,1959)
F = allowable stress = 18.750 psi
(Brownell,1959)
C = faktor korosi = 0,00625 in/tahun
(Brownell,1959)
n = umur alat = 20 tahun
(Brownell,1959)
(t) =
= 0,1412in = 0,00035m
Spesifikasi tangki evaporator :
Diameter tangki = 3,97 m
Tinggi tangki = 6,21 m
Volume tangki = 10,38 m3
Tebal plate = 0,00035m
Bahan konstruksi = Stainless steel SA-304
LC.9 Kondensor (CR-101)
Fungsi : Mengubah fasa uap etanol menjadi etanol cair
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Laju alir bahan masuk = 2808,91 kg/jam
(Lampiran A)
= 6112,28 lb/jam
Densitas etanol 96 % = 0,79271 kg/ltr
Laju alir pendingin = 5227,006 kg/jam
(Lampiran B)
= 11520,32lb/jam
Fluida panas
85oC = 185 oF
30oC = 86 oF
99
Temperatur tinggi
Temperatur
rendah
Selisih
Fluida dingin
BedaoF
55oC = 131oF
54
25oC = 77oF
9
54
45
Maka :
=
(Kern, 1959)
Universitas Sumatera Utara
LMTD =25,14oF Faktor korosi untuk fluida panas:
R = (T1- T2)/(t1- t2)
o
(Kern, 1959)
o
= 99 F/45 F
= 2,2
Faktor koreksi untuk fluida dingin (S) :
S = (t1- t2)/(T1- T2)
(Kern, 1959)
= 45oF/99oF
= 0,454
Dari fig -19 Kern, 1950 diperoleh :
FT = 0,75
Jadi,
Δ t = FT x LMTD
Δ t = 0,75 x 25,14oF
= 18,85oF
Temperatur rata – rata
a. Untuk fluida panas (Ta)
= 135,5oF
b.
Untuk fluida dingin (Tb)
= 104oF
Penempatan fluida :
a. Fluida panas adalah fluida yang keluar dari evaporator berada dalam shell
b. Fluida dingin adalah air pendingin berada di dalam tube
Dari tabel 8, hal 840, Kern .1950 diperoleh harga UD= = 75-150
BTU/jam.ft2.oF,maka diambil UD = 100 BTU/jam.ft 2oF
Sehingga diperoleh ukuran tube sebagai berikut :
OD = 1 in
BWG= 10 (Birmingham Wire Gauge/ukuran kawat Birmingham)
ID = 0,732 in
At = 0,2618
L = 12 ft
(sumber : tabel 10 Kern 1950)
Luas perpindahan panas (A)
Universitas Sumatera Utara
Q
=4819016,357 BTU/jam
Dimana:
A
= 2555,86 ft2
Menghitung jumlah tube (NT)
NT
(Kern, 1959)
= 813 buah
Ukuran shell:
Dari tabel 9. D.G. Kern 1950 diperoleh data sebagai berikut:
Heat exhanger 1- 8 pass, ¾ in OD tube pada 15/16 triangular pitch,
ID shell =37 in
A koreksi = NT x L x at
(Kern, 1959)
= 813 x 12 ft x 0,2618 ft2
= 2555,86 ft
UD koreksi
(Kern, 1959)
= 100 Btu/jam ft2.oF
Untuk fluida panas melalui shell side
1. Baffle spacing (B’) = 1 in
C’ = PT – OD
(Kern, 1959)
= 15/16 in -0,75 = 0,1875 in
2. Flow area accros bundle(as)
as
(Kern, 1959)
= 0,0481 ft2
3. Mass velocity (Gs) umpan :
; dimana Ws = laju alir massa panas masuk
(Kern, 1959)
(Kern, 1959)
Universitas Sumatera Utara
= 126871,1092
4. Diameter eqivalen (De) pada 15/16 tringular pich
De = 0,55 in
(fig-28Kern, 1959)
= 0,0458 ft
5. Temperatur rata – rata fluida panas = 135,5oF
Viskositas fluida panas
μ = 0,2838 Cp
(Geankoplis, 1983)
2
= 0,2838 Cp x 2,4191 lb/ft .jam.Cp
= 0,6865lb/ft2 jam
Res
Res
Res = 8463,733
Diperoleh koefisien panas (jH) = 205
(fig-28Kern, 1959)
o
6. Pada temperatur = 135,5 F diperoleh
C = 0,44 BTU/lb.oF
(fig-4 Kern, 1950)
k = 0,066 BTU/ft2jam (oF/ft)
(fig-2 Kern, 1950)
2,28
Film efficient outside hunde (ho) :
(Kern,1950)
= 676,04 Btu/jam ft2 oF
Untuk fluida dingin melalui tube sidea
1. at’ = 0,2618 in
at’
(Tabel – 10, Kern,1950)
(Kern,1950)
Universitas Sumatera Utara
= 1,479 at
2. Mass Velocity (Gt) fluida dingin :
Gt’
= 7788,80 lb/ft2 jam
3. Diketahui temperatur rata – rata fluida dingin = 104 oF Viskositas (μ
campuran)= 0,4 Cp x 2,4191 lb/ft2 jam.Cp
= 0,96764 lb/ft2.jam
(Geankoplis, 1983)
ID tube = 0,732 in = 8,784 ft
Ret
(Kern,1950)
= 71.429,28
Koefisiean panas, jH = 620
(Fig-24,Kern,1950)
Pada temperatur 104 oF
C = 0,4 BTU/lb.oF
2
(fig-4 Kern, 1950)
o
k = 0,68 BTU/ft .jam ( F/ft)
= 9,014 BTU/jam.ft2.oF
(Kern, 1950)
= 106,65 Btu/lboF
Cleanoverall coefficient (Uc)
(Kern, 1950)
= 1352,09
Universitas Sumatera Utara
Pressure Drop
a. Fluida panas
Res = 8463,733 maka diperoleh f = 0,00015
(fig – 26 , Kern ,1950)
(N + 1) = 12 x L/B
= 144
Ds = ID shell/12
= 37/12 = 3,088
Spesifik grafity etanol = 0,79
(tabel.6, Kern,1950)
ΔPs=
(Kern,1950)
= 0,056 psi
b. Fluida dingin
Ret = 71.429,28
Maka diperoleh f = 0,0001
(fig – 29 , Kern,1950)
ΔPt=
= 1,93 x 10-7psi
ΔPt = ΔPs + ΔPt
(Kern,1950)
= 0,0567 psi
LC.10.Destilasi
Fungsi : Untuk memisahkan etanol dari komponn lain
Bentuk : Slindertegak dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan : Carbon Steel SA-283 grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : 85oC , 1 atm
Laju alir massa
: 2808,91 kg/jam
= 6112,28lb/jam
Densitas campuran
: 847,7682 kg/m3
= 52,717 llb/ft3
Universitas Sumatera Utara
Vo
=
= 3,3m3/jam
= 115,49 ft3/jam
Menentukan ukuran tangki
a.Volume (VR)
direncanakan waktu tinggal = 60 menit = 1 jam
VR= 115,49 ft3/jam x 1 jam
= 115,49 ft3/jam
Faktor kelonggaran 20%= 0,2
Volume tangki= 1,2 x 115,49
= 138,59 ft3
Diamter dan tinggi slinder direncanakan:
Tinggi slinder : Diameter = 2:1
Tinggi head : diameter = 1:4
Volume slinder (VSR) = µ x π x D2 x H1
Diambil Hs = 2D
Vs = µ x π x D2 x Hs
Dimana:
Vs = volume slinder
Hs = Tinggi slinder
D = diameter tangki
Sehingga:
VT = VSR + 2VH
115,495 ft3 =
D=
= 24,60 ft = 7 m
r =1/2D
= 1/2x24,60
= 12,30 ft= 3,75m
Tinggi slinder = Hs=2D = 2 x 24,60 = 49 ft = 15 m
Tinggi tutup atas = Hat = ¼ D= 6,15 ft = 1,87 m
Universitas Sumatera Utara
Tinggi tutup bawah = Hb = ¼ D= 6,15 ft = 1,87 m
Tinggi tangki = Hs +Hat+Hb
= 49 +6,15+6,15 = 18,7 m
Tebal shell dan tutup tangki
(t) =
(Tabel 9 Mc Cetta and Cunningham,1993)
Allowable working stress (S) = 12.650 psia
(Brownel &Young,1958)
Effisiensi sambungan (E) = 0,8
(Brownel &Young,1958)
Faktor korosi (C) = 0,13-0,5 inch/thn
(Perry & Green,1979)
Diambil = 0,01 inc/tahun
Umur alat (N) = 15 tahun
Tekanan operasi = 1 atm = 14,696 psia
Tekanan hidrostatik (Ph) =
=
= 17,98 psi
Tekanan opersi (P)
= Po+ Ph
= 14,696 + 17,98
= 32,68 psi
Tekanan desain (Pd) = (1 + fk) x P
= (1 + 0,2) x 32,68
= 39,21 psia
Maka tebal shell :
(t) =
= 0,2 inch
Digunakan tebal shell standar = 3/8 inc
Penentuan jaket pemanas:
Jumlah steam (130oC) = 2716,48 kj/jam
Panas yang dibutuhkan = 138,61 kg/jam
Tekanan steam = 1002,37 kpa
Suhu awal 30oC = 116oF
Suhu steam = 130oC = 266oF
Tinggi jaket = 61,52 ft
Universitas Sumatera Utara
Kisolasi = 0,15 Btu/lb.ft.oF
Kudara = 2 Btu/lb.ft.oF
Q=
A = πDHs + π x
A = 3,14 x 24,60 x 49,17+ 3,14 x
= 4278,42
Q=
Dngan ini trial and eror harga x adalah 0,074 ft = 0,899 in
Maka dipilih tbal jaket = 1 in
LC.11 Kondensor (CR-102)
Fungsi : Mengubah fasa uap etanol menjadi etanol cair
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Laju alir bahan masuk = 2690,21 kg/jam
(Lampiran A)
= 6112,28 lb/jam
Densitas etanol 96 % = 0,79271 kg/ltr
Laju alir pendingin = 4994,861 kg/jam
(Lampiran B)
= 10.881,7lb/jam
Fluida panas
85oC = 185 oF
30oC = 86 oF
99
Temperatur tinggi
Temperatur
rendah
Selisih
Fluida dingin
BedaoF
55oC = 131oF
54
25oC = 77oF
9
54
45
Maka :
=
(Kern, 1959)
LMTD =25,14oF Faktor korosi untuk fluida panas:
R = (T1- T2)/(t1- t2)
o
(Kern, 1959)
o
= 99 F/45 F
Universitas Sumatera Utara
= 2,2
Faktor koreksi untuk fluida dingin (S) :
S = (t1- t2)/(T1- T2)
(Kern, 1959)
= 45oF/99oF
= 0,454
Dari fig -19 Kern, 1950 diperoleh :
FT = 0,75
Jadi,
Δ t = FT x LMTD
Δ t = 0,75 x 25,14oF
= 18,85oF
Temperatur rata – rata
a. Untuk fluida panas (Ta)
= 135,5oF
b.
Untuk fluida dingin (Tb)
= 104oF
Penempatan fluida :
a. Fluida panas adalah fluida yang keluar dari evaporator berada dalam shell
b. Fluida dingin adalah air pendingin berada di dalam tube
Dari tabel 8, hal 840, Kern .1950 diperoleh harga UD= = 75-150
BTU/jam.ft2.oF,maka diambil UD = 100 BTU/jam.ft 2oF
Sehingga diperoleh ukuran tube sebagai berikut :
OD = 1 in
BWG= 10 (Birmingham Wire Gauge/ukuran kawat Birmingham)
ID = 0,732 in
At = 0,2618
L = 12 ft
(sumber : tabel 10 Kern 1950)
Luas perpindahan panas (A)
Q
=4819016,357 BTU/jam
Universitas Sumatera Utara
Dimana:
A
(Kern, 1959)
= 2555,86 ft2
Menghitung jumlah tube (NT)
NT
(Kern, 1959)
= 813 buah
Ukuran shell:
Dari tabel 9. D.G. Kern 1950 diperoleh data sebagai berikut:
Heat exhanger 1- 8 pass, ¾ in OD tube pada 15/16 triangular pitch,
ID shell =37 in
A koreksi = NT x L x at
(Kern, 1959)
= 813 x 12 ft x 0,2618 ft2
= 2555,86 ft
UD koreksi
(Kern, 1959)
= 100 Btu/jam ft2.oF
Untuk fluida panas melalui shell side
1. Baffle spacing (B’) = 1 in
C’ = PT – OD
(Kern, 1959)
= 15/16 in -0,75 = 0,1875 in
2. Flow area accros bundle(as)
as
(Kern, 1959)
= 0,0481 ft2
3. Mass velocity (Gs) umpan :
; dimana Ws = laju alir massa panas masuk
(Kern, 1959)
(Kern, 1959)
= 126871,1092
Universitas Sumatera Utara
4. Diameter eqivalen (De) pada 15/16 tringular pich
De = 0,55 in
(fig-28Kern, 1959)
= 0,0458 ft
5. Temperatur rata – rata fluida panas = 135oF
Viskositas fluida panas
μ = 0,2838 Cp
(Geankoplis, 1983)
= 0,2838 Cp x 2,4191 lb/ft2.jam.Cp
= 0,6865lb/ft2 jam
Res
Res
Res = 8463,733
Diperoleh koefisien panas (jH) = 205
(fig-28Kern, 1959)
6. Pada temperatur = 135,5 oF diperoleh
C = 0,44 BTU/lb.oF
(fig-4 Kern, 1950)
k = 0,066 BTU/ft2jam (oF/ft)
(fig-2 Kern, 1950)
2,28
Film efficient outside hunde (ho) :
(Kern,1950)
= 676,04 Btu/jam ft2 oF
Untuk fluida dingin melalui tube sidea
1. at’ = 0,2618 in
at’
(Tabel – 10, Kern,1950)
(Kern,1950)
= 1,479 at
Universitas Sumatera Utara
2. Mass Velocity (Gt) fluida dingin :
Gt’
= 7357,03 lb/ft2 jam
3. Diketahui temperatur rata – rata fluida dingin = 104 oF Viskositas (μ
campuran)= 0,4 Cp x 2,4191 lb/ft2 jam.Cp
= 0,96764 lb/ft2.jam
(Geankoplis, 1983)
ID tube = 0,732 in = 8,784 ft
Ret
(Kern,1950)
= 67.469,64
Koefisiean panas, jH = 620
(Fig-24,Kern,1950)
Pada temperatur 104 oF
C = 0,4 BTU/lb.oF
2
(fig-4 Kern, 1950)
o
k = 0,68 BTU/ft .jam ( F/ft)
= 9,014 BTU/jam.ft2.oF
(Kern, 1950)
= 106,65 Btu/lboF
Cleanoverall coefficient (Uc)
(Kern, 1950)
= 1352,09
Pressure Drop
a. Fluida panas
Res = 8463,733 maka diperoleh f = 0,00015
(fig – 26 , Kern ,1950)
Universitas Sumatera Utara
(N + 1) = 12 x L/B
= 144
Ds = ID shell/12
= 37/12 = 3,088
Spesifik grafity etanol = 0,79
(tabel.6, Kern,1950)
ΔPs=
(Kern,1950)
= 0,056 psi
b. Fluida dingin
Ret = 120.954,512
(fig – 29 , Kern,1950)
Maka diperoleh f = 0,0001
ΔPt=
= 1,93 x 10-7psi
ΔPt = ΔPs + ΔPt
(Kern,1950)
= 0,0567 psi
LC.12. Rotary Dryer (RD-101)
Fungsi
: untuk mengeringkan serbuk tannin
Jenis
: Counter Indirect Heat Rotary Dryer
Bahan
: Commercial Steel
1. Menentukan Diameter Rotary Dryer
Udara masuk : 130
= 268
Udara keluar : 100
= 212
Banyak udara yang dibutuhkan
= 2426,12 kg/jam =5337ft/jam
Range kecepatan udara
= 200-1000lb/jam.ft2 (Perry, 1999)
Diambil kecepatan rata-rata
= 500lb/jam.ft2
Luas perpindahan panas,
Universitas Sumatera Utara
A
=
=
=10,69 ft
A
=
D2
=
= 13,62
Maka,
D =6,81ft = 4,33 m
2. Menemukan Panjang Dryer
= 0,1 x Cp x G0,84 x D
Lt
(Perry, 1999)
Dimana :
Lt
= panjang rotary dryer
Cp
= kapasitas udara pada 130
= 1,01255 kJ/kg.K = 0,2418 BTU/lbm.
(Tabel A.3-3, Geankoplis, 1983)
D
= diameter rotary dryer
G
= kecepatan udara yang digunakan dalam rotary dryer
=
= 22,94 lb/jam.ft2
=0,1 x 0,2418 x(22,942)x6,81
Lt
= 2,28 ft
Nt
= Number of heat transfer
= 2,0-6,0
(Perry, 1999)
Diambil Nt = 6
L
= Lt x Nt
= 2,28 x 6
=
13,73 ft
Untuk L/D = 3-10 ft
=
=
2,016 ft (memenuhi)
3. Waktu transportasi
Hold up
= 3-12%
(Perry, 1999)
Universitas Sumatera Utara
Diambil Hold up
= 3%
Volume total
=
=
=
202,49 ft3
= 3% x 202,49
Hold up
= 6,07 ft3
Laju umpan masuk
= 484,84 kg/jam
= 777,16 lb/jam
= time of passage
=
=
= 0,47 jam
4. Menghitung putaran rotary dryer
N=
Dimana :
v = kecepatan putaran linear = 30-150ft/menit
(Perry, 1999)
Diambil kecepatan putaran linear 100 ft/menit
N
=
= 7,34 rpm
Range :
N x D = 25-35 rpm
(Perry, 1999)
N x D = 7,34 x 4,33 = 31,84 rpm (memenuhi)
5. Menentukan power
Total Hp untuk penggerak rotary dryer = 0,5 D2 – D2
Diambil power
= 0,75 D2
= 0,75 x 4,332
=
14,08 Hp
LC.13 Rotary Cooler (RC-101)
Fungsi : untuk menurunkan suhu produk dari 80
Jenis
sampai 30
: rotary cooler
Bahan : commercial steel
Universitas Sumatera Utara
1. Menentukan diameter rotary cooler
Air pendingin masuk
: 25
= 77
Air pendingin keluar : 40
= 104
Banyak air pendingin yang dibutuhkan = 30,09kg/jam = 363,099
Range kecepatan aliran
Diambil kecepatan rata-rata (G) =
=
D2
=
D
= 0,077 ft
3000
=
x D2
=
0,785D2
Luas penampang pendingin, A
G
lb/jam.ft2
= 200-10000
lb/jam
(Perry, 1999)
lb/jam.ft2
= 0,15 ft
2. Menentukan Panjang cooler
Qt
= 0,4 x L x D x G0,67 x
L
=
(Perry, 1999)
Qt
0,4 x D x G0,67 x
Dimana :
Qt
= jumlah panas yang dipindahkan
= 81,87 kl/jam = 180,49 Btu/jam
D
= Diameter rotary cooler (ft)
L
= Panjang dryer (ft)
G
= Kecepatan air pendingin
= 3000 lb/jam.ft2
Temperatur air pendingin masuk (t1)= 20oC =68oF
Temperatur air pendingin keluar (t2)=40oC =104oF
Temperatur umpan masuk (t3)=100oC=212oF
Temperatur umpan keluar (t4) 30oC=86oF
= 54oF
=
=
=1,02 m
3. Waktu Tinggal
=
0,23 L
N0,9 x D x S
Universitas Sumatera Utara
Dimana :
= waktu tinggal , menit
= panjang rotary cooler , ft
= putaran rotary cooler, (0-8 rpm, diambil 1 rpm)
(Perry, 1999)
= Diameter rotary cooler , ft
= kemiringan dari rotary cooler , (4-7 , diambil 5 )
Maka :
=
4. Menghitung Putaran Rotary Cooler
N
=
Dimana :
v
= kecepatan putaran linear =30-150 ft/menit
(Perry, 1999)
Diambil kecepatan putaran linear 100 ft/menit
N
=
=
413,11 rpm
Range :
N x D = 25-35 rpm
(Perry, 1999)
N x D = 413,11 x 0,077
= 31,84 rpm (memenuhi)
5. Menentukan Power
Total Hp untuk penggerak rotary cooler = (0,5 D2)-(D2)
Diambil power = 0,75 D2
= 0,0044 Hp
LC.14 Ball Mill (BM-102)
Fungsi : menghaluskan tanin sehingga diperoleh ukuran mesh 200 mesh.
Laju air masuk biji kakao (G) = 208,3 kg/jam
(Lampiran A)
= 0,208 ton/jam
Efisiensi mill
= 97%
PERHITUNGAN NERACA MASSA
1. Hammer Crusher
F1
Tanin
Impuritis
C-101
F2
Tanin
Impuritis
2.Ball Mill
F2
Tanin
Impuritis
F3
Tanin
Impuritis
F2 tanin
=
F3 tanin
F3 impuritis
=
F3 impuritis
3. Tangki Ekstraksi
F4
Etanol
Air
F3
Tanin
Impuritis
Air
TE-101
F5
Tanin
Impuritis
Etanol
Air
Universitas Sumatera Utara
Komposisi kulit kakao :
Tanin
=
20%
Impuritis
=
75%
Air
=
5%
3
F = Umpan masuk ke tangki ekstraktor
=
1023,7 kg/jam
F3 =Tanin
=
0,20 x 1023,7
=
204,70 kg/jam
F3 =Impuritis =
0,75 x 1023,7
=
767,80 kg/jam
F3 =Air
0,05 x 1023,7
=
51,20 kg/jam
=
F4 = Umpan masuk ke tangki ekstraktor dari tangki etanol
Perbandingan bahan baku dengan pelarut = 1:3 ( Rumokoi,1992 )
F4etanol
=
3 x 1023,7
=
3071,10 kg/jam
F4etanol
=
0,96 x 1023,7
=
2948,30 kg/jam
F4air
=
0,04 x 1023,7
=
122,8 kg/jam
Komposisi pada alur F5:
F5Tanin
=
0,20 x 1023,7
=
204,70 kg/jam
5
=
0,75 x 1023,7
=
767,80 kg/jam
5
F Etanol
=
0,96 x 2913,90
=
2948,30 kg/jam
F5Air
=
F3 Air + F4 Air
=
174,0 kg/jam
F Impuritis
Neraca massa total : F5= F3 + F4
F5
=
1023,7 + 3071,10
=
4094,80 kg/jam
Tabel LA.1 Neraca massa pada ekstraksi
Keluar
Komponen
Masuk (Kg/Jam)
(Kg/jam)
Alur 3
Alur 4
Alur 5
Tanin
204,70
—
204,70
Impuritis
767,80
—
767,80
Universitas Sumatera Utara
Etanol
—
2948,30
2948,30
Air
51,20
122,8
174,0
Subtotal
1023,7
3071,10
4094,80
4094,80
Total
4094,80
4.Filter Press
F5
Tanin
Impuritis
Etanol
Air
F7
Tanin
Etanol
Air
F6
Impuritis
Komposisi pada alur F5:
F5Tanin
=
0,20 x 1023,7
=
204,70 kg/jam
F Impuritis
=
0,75 x 1023,7
=
767,80 kg/jam
F5Etanol
=
0,96 x 2913,90
=
2948,30 kg/jam
F5Air
=
F3 Air + F4 air
=
174,0 kg/jam
5
Komposisi pada alur F6:
Asumsi 1% dari ekstrak terikut ke impuritis.
F6Impuritis
6
F Etanol
=
767,80 kg/jam
=
29,5 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
F6Air
6
F
=
3,7 kg/jam
=
4094,8 kg/jam
Komposisi pada alur F7:
F7Tanin
=
204,70 – (0,1 x 204,70)
=
202,70 kg/jam
F7Etanol
=
2948,30 – (0,1 x 2948,30)
=
2918,8 kg/jam
F7Air
=
174,0 – (0,1 x 174,0)
=
172,3 kg/jam
Neraca massa total : F5= F6 + F7
F5
=
801,0 + 3293,8
=
4094,8 kg/jam
Tabel LA.2 Neraca massa pada Filter Press
Komponen
Masuk (Kg/Jam)
Keluar (Kg/jam)
Alur 5
Alur 6
Alur 7
Tanin
204,7
—
202,7
Impuritis
767,8
801,0
—
Etanol
2948,3
—
2918,8
Air
174,0
―
172,3
Subtotal
4094,8
801,0
3293,8
Total
4094,8
4094,8
5.Tangki Pengendapan
F7
Tanin
Etanol
Air
F8
Tanin
Etanol
Air
Universitas Sumatera Utara
Neraca Massa Total = F7 = F8
Tabel. LA-3 Neraca Massa pada tangki Pengendapan (TP-01)
Keluar
Komponen
Masuk (Kg/Jam)
(Kg/jam)
Alur 7
Alur 8
Tanin
202,7
202,7
Etanol
2918,8
2918,8
Air
172,3
172,3
Total
3293,8
3293,8
6.Evaporator
F14
Etanol
Air
F8
Tanin
Etanol
Asumsi
Air efisiensi alat 96 %.
F9
Tanin
Etanol
Air
Komposisi pada alur F8:
F8Tanin
=
202,7 kg/jam
F8Etanol
=
2918,8 kg/jam
F8Air
=
172,3kg/jam
Komposisi pada alur F14:
F14Etanol
=
(0,96 x 2918,8)
= 2802,0 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
F14Air
=
(0,04 x 172,3)
= 6,89 kg/jam
9
Komposisi pada alur F :
F9Tanin
=
202,7 kg/jam
F9Etanol
=
(0,04 x 2918,8)
= 116,8 kg/jam
F9Air
=
(0,96 x 172,3)
= 165,4 kg/jam
Neraca Massa Total
F8
=
F9 + F14
=
3293,8 kg/jam
Tabel LA-4 Neraca massa pada evaporator
Komponen
Masuk (Kg/Jam)
Keluar (Kg/jam)
Alur 8
Alur 14
Alur 9
Tanin
202,7
—
202,7
Etanol
2918,8
2802,0
116,8
Air
172,3
6,89
165,4
Subtotal
3293,8
2808,9
484,8
Total
3293,8
3293,8
7. Neraca Massa Pada Kondensor
Pada kondensor tidak ada perubahan massa.
F14
=
F15
F14
Etanol
Air
F15
Etanol
Air
Tabel LA-5 Neraca massa pada kondensor
Keluar
Komponen
Masuk (Kg/Jam)
(Kg/jam)
Universitas Sumatera Utara
Alur 14
Alur 15
Etanol
2802,0
2802,0
Air
6,89
6,89
Total
2808,9
2808,9
10.Rotary Dryer
F11
Air
Etanol
F9
Tanin
Etanol
Air
F10
Tanin
Etanol
Air
Asumsi efisiensi alat pada rotary dryer 98%, jadi masih ada 2% etanol dan 2% air
yang terikut pada prodak utama tanin.
Komposisi pada alur F9:
F9Tanin
=
202,70 kg/jam
F9Etanol
=
(0,04 x 2918,8)
= 116,8 kg/jam
=
(0,96 x 172,3)
= 165,4 kg/jam
9
F Air
Komposisi pada alur F10:
F10Tanin
=
202,70 kg/jam
F10Etanol
=
(0,02 x 116,8)
= 2,2 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
F10Air
=
(0,02 x 165,4)
= 3,3 kg/jam
11
Komposisi pada alur F :
F11Etanol
=
(0,98 x 116,8)
= 114,4 kg/jam
F11Air
=
(0,98 x 165,4)
= 162,1 kg/jam
Neraca Massa Total
F9
=
F10 + F11
=
484,8 kg/jam
Tabel LA-7 Neraca massa pada Rotary Dryer
Komponen
Masuk (Kg/Jam)
Keluar (Kg/jam)
Alur 9
Alur 10
Alur 11
Tanin
202,70
202,70
—
Etanol
116,8
2,3
114,4
Air
165,4
3,3
162,1
Subtotal
484,8
208,3
276,5
Total
484,8
484,8
9. Neraca Massa Pada Kondensor
F16
Etanol
Air
F11
Etanol
Air
Pada kondensor tidak ada perubahan massa.
F11
=
F16
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA-6 Neraca massa pada kondensor
Keluar
Komponen
Masuk (Kg/Jam)
(Kg/jam)
Alur 11
Alur 16
Etanol
114,4
114,4
Air
162,1
162,1
Total
276,5
276,5
11.Rotari Cooler
F12
Tanin
Etanol
Air
F10
Tanin
Etanol
Air
F10
F12
=
Tidak ada perubahan massa
Tabel LA-8 Neraca massa pada Rotary Cooler
Keluar
Komponen
Masuk (Kg/Jam)
(Kg/jam)
Alur 10
Alur 12
Tanin
202,70
202,70
Etanol
2,3
2,3
Air
3,3
3,3
Total
208,3
208,3
12.Ball Mill
Universitas Sumatera Utara
F12
Tanin
Etanol
Air
F12
=
F13
Tanin
Etanol
Air
F13
Tabel LA-8 Neraca massa pada Ball Mill
Keluar
Komponen
Masuk (Kg/Jam)
(Kg/jam)
Alur 12
Alur 13
Tanin
202,70
202,70
Etanol
2,3
2,3
Air
3,3
3,3
Total
208,3
208,3
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN B
PERHITUNGAN NERACA ENERGI
Basis Perhitungan
: 1 jam operasi
Suhu referensi:
: 25oC = 298 K
Suhu lingkungan
: 30oC = 303 K
Satuan Perhitungan
: kkal/jam
Diketahui :
Cp tanin (j/mol K)
= 18,4991 + 13,34458x 10-2 – 0,8428 x10-4 T2+
2,0206 x10-8T3 (Perry, 1984)
Kalor laten ( ) Etanol = 201,1854 kkal/kg (Reklaitis, 1983)
Cp etanol liquid
= 0,670 kkal/mol (Geankoplis,1983)
Cp etanol uap
= 0,505 kkal/kg (Geankoplis, 1983)
Cp air
= 1 kkal/kg (Geankoplis, 1983)
Cp impurities
= 0,54 kkal/kg (Perry, 1984)
Universitas Sumatera Utara
1. Hammer Crusher
Q1
Tanin
Impuritis
C-101
Q2
Tanin
Impuritis
Pada hammer crusher tidak ada perubahan jumlah energi pada setiap komponen,
Q1tanin
=
Q2tanin
Q1impuritis
=
Q2impuritis
2. Ball Mill
Q2
Q3
Tanin
Tanin
Impuritis
Impuritis
Pada ball mill tidak ada perubahan jumlah energi pada setiap komponen, hanya
Q2 tanin
=
Q3 tanin
Q2 impuritis
=
Q3 impuritis
3. Tangki Ekstraksi
Q3
T=30oC
Tanin
Impuritis
Air
Q4
T=30oC
Etanol
Air
TE-101
Q5
T=30oC
Tanin
Impuritis
Etanol
Air
Universitas Sumatera Utara
Energi masuk Qmasuk (kg/jam)
Qkeluar (kg/jam)
Pada Alur 3
a. Tanin
Cp Tanin =
+ 2,0206
x 10-8T3) dT
= 18,4991 (5) +
3032-2982) -
3033-2983) +
3034-2984)
= 92,4955 + 200,5206 – 38,05340 + 2,74166
= 257,7044 j/mol
= 0,061593 kkal/mol
Q3tanin = N3tanin
=
= 0,1204
x 0,061593
= 7,4
b. Impuritis
Q3impuritis
= m x Cp x dT
= 767,775 kg/jam x 0,54 kkal/kgoC (30-25)oC
= 2.073,0 kkal/jam
c. Air
Q3air
= m x Cp x dT
= 51,185 kg/jam x 1 kkal/kgoC (30-25)oC
= 255,925kkal/jam
Total Qmasuk pada alur 3 = 2.336,34 kkal/jam
Universitas Sumatera Utara
Pada Alur 4
a. Etanol
= 2.948,25 kg/jam x 0,670 kkal/kgoC (30-25)oC
= 9.876,65kkal/jam
b. Air
Q4air = m x Cp x dT
= 122,84 kg/jam x 1 kkal/kgoC (30 -25)oC
= 614,22kkal/jam
Total Qmasuk pada alur 4 = 10.490,9kkal/jam
Total Qmasuk = 2.336,34 kkal/jam + 10.490,9kkal/jam
= 12.827,2 kkal/jam
Energi Keluar
Pada Alur 5
a. Tanin
Cp Tanin =
+ 2,0206
x 10-8T3) dT
= 18,4991 (5) +
3032-2982) -
3033-2983) +
3034-2984)
= 92,4955 + 200,5206 – 38,05340 + 2,74166
= 257,7044 j/mol
= 0,061593 kkal/mol
Q5tanin = N5tanin
=
= 0,12043
x 0,061593
= 7,4
b. Impuritis
Q5impuritis
= m x Cp x dT
= 767,775 kg/jam x 0,54 kkal/kgoC (30-25)oC
Universitas Sumatera Utara
= 2.072,99 kkal/jam
c. Etanol
Q5Etanol
= 2.948,3 kg/jam x 0,67 kkal/kgoC (30-25)oC
= 9.876kkal/jam
d. Air
Q5air
= m x Cp x dT
= 174,029 kg/jam x 1 kkal/kgoC (30-25)oC
= 870,145 kkal/jam
Tabel LB.1 Neraca Energi Dalam Ekstraksi
Komponen
Energi Keluar
Energi Masuk (Kg/Jam)
(Kg/jam)
Alur 3
Alur 4
Alur 5
Tanin
7,4
—
77,0
Impuritis
2.073,0
—
2.073,0
Etanol
—
9.876,7
9.876,7
Air
255,9
614,2
870,1
Subtotal
2.336,3
10.490,9
12.827,2
Total
12.827,2
12.827,2
4. Filter Press
Q5
T=30oC
Tanin
Impuritis
Etanol
Air
Q7
Tanin
Etanol
Air
T=30oC
Q6
T=30oC
Impuritis
Universitas Sumatera Utara
Q5=
Q6 + Q7
Tabel LB.2 Neraca Energi Dalam Filter Press
Komponen
Energi Masuk
Energi Keluar (Kg/Jam)
(Kg/jam)
Alur 7
Alur 6
Alur 5
Tanin
7,3
—
7,4
Impuritis
—
2.181,2
2.073,0
Etanol
9.777,9
—
9.876,7
Air
861,4
—
870,1
Subtotal
10.646,7
2.181,2
12.827,2
Total
12.827,2
12.827,2
5. Tangki Pengendapan
Q7
Tanin
Etanol
Air
T=30oC
Q8
Tanin
Etanol
Air
T=30oC
Universitas Sumatera Utara
Energi Masuk
Pada Alur 7
Tanin
+ 2,0206
Cp Tanin =
x 10-8T3) dT
= 18,4991 (5) +
3032-2982) -
3033-2983) +
3034-2984)
= 92,4955 + 200,520 – 38,053 + 2,741
= 257,704 j/mol
= 0,061593 kkal/mol
Q7tanin = N7tanin
=
= 0,11923
x 0,061593
= 7,3
b. Etanol
Q7Etanol
= 2.918,773 kg/jam x 0,67 kkal/kgoC (30-25)oC
= 97.778,91kkal/jam
c. Air
Q7air
= 172,288 kg/jam x 1 kkal/kgoC (30-25)oC
= 8.614,435kkal/jam
Total Qmasuk pada alur 7 = 10.646,678 kkal/jam
Energi Keluar
Pada Alur 8
a.Tanin
Cp Tanin =
+ 2,0206
x 10-8T3) dT
Universitas Sumatera Utara
3032-2982) -
= 18,4991 (5) +
3033-2983) +
3034-2984)
= 92,4955 + 200,5206 – 38,05340 + 2,74166
= 257,7044 j/mol
= 0,061593 kkal/mol
Q8tanin = N8tanin
=
= 0,119
x 0,061593
= 7,343
b. Etanol
Q8Etanol
= 2.918,773 kg/jam x 0,67 kkal/kgoC (30-25)oC
= 9.777,891kkal/jam
c. Air
Q8air
= 172,288 kg/jam x 1 kkal/kgoC (30-25)oC
= 861,443 kkal/jam
Total Qkeluar pada alur 8 = 10.646,68 kkal/jam
Tabel LB- 3 Neraca Energi Dalam Tangki Pengendapan
Komponen
Panas Masuk (Kkal/Jam)
Panas Keluar (Kkal/jam)
Alur 7
Alur 8
Tanin
7,3
7,3
Etanol
9.777,9
9.777,9
Air
861,4
861,4
Total
10.646,7
10.646,7
Universitas Sumatera Utara
6. Evaporator
Q14
T=85oC
Etanol
Air
Q8
T=30oC
Tanin
Etanol
Air
Steam masuk
T=130oC
Kondensat
Q9
T=85oC
Tanin
Etanol
Air
Energi Masuk
Pada Alur 8
a.Tanin
Cp Tanin =
+ 2,0206
x 10-8T3) dT
= 18,4991 (5) +
3032-2982) -
3033-2983) +
3034-2984)
= 92,4955 + 200,5206 – 38,05340 + 2,74166
= 257,7044 j/mol
= 0,061593 kkal/mol
Q8tanin = N8tanin
=
= 0,11923
x 0,061593
= 7,343
b. Etanol
Universitas Sumatera Utara
Q8Etanol
= 2.918,773 kg/jam x 0,67 kkal/kgoC (30-25)oC
= 9.777,891kkal/jam
c. Air
Q8air
= 172,773 kg/jam x 1 kkal/kgoC (30-25)oC
= 861,443 kkal/jam
Total Qmasuk pada alur 8 = 10.646,68 kkal/jam
Energi Keluar
Pada Alur 9
a.Tanin
Cp Tanin =
+ 2,0206
x 10-8T3) dT
= 18,4991 (60) +
3582-2982) -
3583-2983) +
3584-2984)
= 1109,946 + 2626,453 – 545,5478 + 43,139
= 3233,990734 j/mol
= 0,77294 kkal/mol
Q9tanin = N9tanin
=
= 0,11923
x 0,77294
= 92,158
b. Etanol
Q9Etanol
= m x Cp x dT
=165,75 x 0,670 kkal/kgoC (85-25)
= 4.693,38kkal/jam
c. Air
Q9air
= 165,397 kg/jam x 1 kkal/kgoC (85-25)oC
= 9.923,82 kkal/jam
Total Qkeluar pada alur 9 = 14.709,37 kkal/jam
Universitas Sumatera Utara
Pada Alur 14
Pada Alur 14
a. Etanol
Q14Etanol
= m x Cp x dT
=2.802 x 0,505 kkal/kgoC (85-25)
= 84.901,28kkal/jam
b. Air
Q14Air
= m x Cp x dT
= 6,89 x 1 kkal/kgoC kkal/kgoC (85-25)
= 413,49kkal/jam
Total Qkeluar pada alur 14 = 85.314,77 kkal/jam
Total Q keluar = 100.024,15 kkal/jam
Total Qsteam = Qkeluar - Qmasuk
= 100.024,15 kkal/jam – 10.646,67kkal/jam
= 89.377,42 kkal/jam
Jadi energi yang dihasilkan oleh steam pada alur masuk sebesar 89.377,42
kkal/jam
H (1300C) = 2716,484 kJ/kg
H (850C) = 355,856 kJ/kg
= H (1300C) – H (850C)
= (2716,484 – 355,856)
= 2.360,628 kJ/kg x
= 564,2036kkal/kg
maka laju steam yang dibutuhkan :
= =
`
= 158,41kg/jam
Tabel LB- 4 Neraca Energi Dalam Evaporator
Komponen
Panas Masuk
(Kkal/Jam)
Alur 8
Tanin
7,3
Etanol
9.777,9
Panas Keluar (Kkal/jam)
Alur 14
Alur 9
92,2
84.901,3
4693,4
Universitas Sumatera Utara
Air
861,4
413,5
QSteam
89.377,5
Total
100.024,2
9923,8
100.024,2
7. Kondensor (E-101)
Air pendingin
T=25oC
Q14
T=85oC
Etanol
Air
(uap)
Q15
T=30oC
Etanol
Air
cair
Energi Masuk
Pada Alur 14
Air pendingin
buangan
T=40oC
a. Etanol
Q14Etanol
= m x Cp x dT
=2.802,022 x 0,505 kkal/kgoC (85-25)
= 84.901,28kkal/jam
b. Air
Q14Air
= m x Cp x dT
= 6,89 x 1 kkal/kgoC kkal/kgoC (85-25)
= 413,49kkal/jam
Total Qmasuk pada alur 14 = 85.314,77 kkal/jam
Energi Keluar
Universitas Sumatera Utara
a. Etanol
Q15Etanol
= m x Cp x dT
=2.802,02 x 0,505 kkal/kgoC (30-25)
= 7.075,10kkal/jam
b. Air
Q15Air
= m x Cp x dT
= 6,89 x 1 kkal/kgoC kkal/kgoC (30-25)
= 34,45 kkal/jam
Total Qkeluar pada alur 15 = 7.109,56 kkal/jam
Total Qdiserap
= Qkeluar – Qmasuk
= -78.205,21 kkal/jam
Jadi, energi yang diserap oleh air pendingin pada alur keluar sebesar -78.205,21
kkal/jam.
Maka jumlah air pendingin yang dibutuhkan :
Kondisi masuk air pendingin pada T= 25oC
Kondisi air pendingin keluar T = 40oC
H (250C) = 104,8 kJ/kg
H (400C) = 167,4 kJ/kg
= H (250C) – H (400C)
= (104,8 – 167,4)
= -62,5 kJ/kg x
= -14,961kkal/kg
Jumlah air pendingin yang diperlukan (m)
= =
= 5.227,006kg/jam
Tabel LB- 5 Neraca Energi Dalam Kondensor
Komponen
Panas Masuk (Kkal/Jam)
Panas Keluar (Kkal/jam)
Alur 14
Alur 15
Etanol
84901,3
7075,1
Air
413,5
34,5
Qdiserap
—
78.205,2
Total
85.314,8
85.314,8
Universitas Sumatera Utara
8. Rotary Dryer
Q11
T=100oC
Air
Etanol
Udara
Q9
T=85oC
Tanin
Etanol
Energi Masuk
Air
Pada Alur 9
a.Tanin
Steam
Qudara
Tudara masuk = 130oC
∑
F10
Tanin
Air
Cp Tanin =
Q10
T=100oC
Tanin
Etanol
Air
+ 2,0206
x 10-8T3) dT
= 18,4991 (60) +
3582-2982) -
3583-2983) +
3584-2984)
= 1109,946 + 2626,453 – 545,5478 + 43,139
= 3233,990734 j/mol
= 0,77294 kkal/mol
Q9tanin = N9tanin
=
= 0,11923
x 0,77294
= 92,15
b. Etanol
Q9Etanol
= m x Cp x dT
=116,75 x 0,670 kkal/kgoC (85-25)
= 4.693,38kkal/jam
Universitas Sumatera Utara
c. Air
Q9air
= 165,4 kg/jam x 1 kkal/kgoC (85-25)oC
= 9.923,82 kkal/jam
Total Qkeluar pada alur 9 = 14.709,37 kkal/jam
Energi Keluar
Pada Alur 10
Cp Tanin =
+ 2,0206
x 10-8T3) dT
= 18,4991 (75) +
3732-2982) -
3733-2983) +
3734-2984)
= 1387,4325 + 3358,137 – 714,456 + 57,944
= 4089,0575 j/mol
= 0,977308 kkal/mol
Q10tanin = N9tanin
=
= 0,11923
x 0,977308
= 116,525
b. Etanol
Q10Etanol
= m x Cp x dT
=2,335 x 0,670 kkal/kgoC (100-25)
= 117,33kkal/jam
c. Air
Q10air
= 3,3 kg/jam x 1 kkal/kgoC (100-25)oC
= 248,095 kkal/jam
Total Qkeluar pada alur 10 = 481,955 kkal/jam
Pada Alur 11
a. Etanol
Universitas Sumatera Utara
Q9Etanol
= m x Cp x dT
=114,41 x 0,505 kkal/kgoC (100-25)
= 4.333,50kkal/jam
b. Air
Q11air
= 162,09 kg/jam x 1 kkal/kgoC (100-25)oC
= 12.156,691 kkal/jam
Total Qkeluar pada alur 11 = 16.490,19 kkal/jam
Total Qkeluar = 481,955 kkal/jam + 16.490,19 kkal/jam
= 16.972,15 kkal/jam
Entalpi udara dihitung dengan persamaan :
H = 0,24 t + w (1060,8 + 0,45 t)
Temperatur udara masuk ke heater udara 30oC (86oF)
H = 0,24 (86 -77) + 0,019 (1060,8 + 0,45 (86-77)
H = 2,16 + 20,232
H = 22,392
Temperatur udara keluar heater sebesar 130oC (266oF)
H = 0,24 (266 – 77) + 0,019 (1069,8 + 0,45 (266-77))
H = 67,131Btu/lb
Misalkan : kebutuhan udara = X lb
Panas udara keluar heater = masuk drier = 67,131 X Btu
Panas udara masuk heater = keluar drier = 22,392.Xbtu
Panas masuk drier = panas umpan masuk + panas udara masuk
= 14.709,37 + 67,131 X Btu
Panas keluar drier = panas umpan keluar + panas udara keluar
= 16.972,15 + 22,392 X Btu
Neraca energi pada drier :
Panas masuk = panas keluar
14.709,37 + 67,131 X Btu = 16.972,15 + 22,392 X Btu
-2.262,77 = -44,739 X Btu
X Btu = 50,57
Universitas Sumatera Utara
Qudara masuk (Qo) = 3.759,25 Btu = 1.432,62 kkal/jam
Qudara keluar (Qi) = 1214,291 Btu = 830,12 kkal/jam
Qs = Qo + Qi
= 2.262,73 kkal/jam
Kondisi saturated steam (P = 1 atm, T = 130oC)
T keluar = 100oC
Cp H2O = 1 kkal/kgoC
= 2733,730 kJ/Kg = 653,377 kkal/kg
(Smith,1987)
Steam yang dibutuhkan :
= 3,463 kg/jam
Tabel LB- 6 Neraca Energi Dalam Rotary dryer
Komponen
Panas Masuk
Panas Keluar (Kkal/jam)
(Kkal/Jam)
Alur 9
Alur 10
Alur 11
Tanin
92,2
116,5
—
Etanol
4693,4
117,3
4333,5
Air
9.923,8
248,1
12.156,7
QSteam
2.262,7
—
—
Subtotal
16.972,1
482,0
16.490,2
Total
16.972,2
16.972,2
9. Kondensor (E-102)
Air pendingin T=25oC
Q16
T=30oC
Etanol
Air
cair
Q11
T=85oC
Etanol
Air
(uap)
Air pendingin buangan T=40oC
Universitas Sumatera Utara
Energi Masuk
Pada Alur 17
a. Etanol
Q11Etanol
= m x Cp x dT
=114,4 x 0,505 kkal/kgoC (100-25)
= 4.333,5kkal/jam
b. Air
Q11Air
= m x Cp x dT
= 162,09 x 1 kkal/kgoC kkal/kgoC (100-25)
= 12.156,69kkal/jam
Total Qmasuk pada alur 11 = 16.490,19 kkal/jam
Energi Keluar
a. Etanol
Q16Etanol
= m x Cp x dT
=114,4 x 0,505 kkal/kgoC (30-25)
= 288,9,10kkal/jam
b. Air
Q16Air
= m x Cp x dT
= 162,9 x 1 kkal/kgoC kkal/kgoC (30-25)
= 810,4kkal/jam
Total Qkeluar pada alur 16 = 1.099,34 kkal/jam
Total Qdiserap
= Qkeluar – Qmasuk
= -15.390,84 kkal/jam
Jadi, energi yang diserap oleh air pendingin pada alur keluar sebesar -15.390,84
kkal/jam.
Maka jumlah air pendingin yang dibutuhkan :
Kondisi masuk air pendingin pada T= 25oC
Kondisi air pendingin keluar T = 40oC
H (250C) = 104,8 kJ/kg
H (400C) = 167,4 kJ/kg
Universitas Sumatera Utara
= H (250C) – H (400C)
= (104,8 – 167,4)
= -62,5 kJ/kg x
= -14,961kkal/kg
Jumlah air pendingin yang diperlukan (m)
= =
= 1.028,679kg/jam
Tabel LB- 7 Neraca Energi Dalam Kondensor
Komponen
Panas Masuk (Kkal/Jam)
Panas Keluar (Kkal/jam)
Alur 11
Alur 16
Etanol
4333,5
288,9
Air
12.156,7
810,4
Qdiserap
—
15.390,8
Total
16.490,2
16.490,2
10. Rotari Cooler
Air pendingin
Air
T=25oC
Q12
T=30oC
Tanin
Air
Q10
T=100oC
Tanin
Air
Air
pendingin
buangan
T=40oC
Air
Universitas Sumatera Utara
Energi Masuk
Pada Alur 10
+ 2,0206
Cp Tanin =
x 10-8T3) dT
= 18,4991 (75) +
3732-2982) -
3733-2983) +
3734-2984)
= 1387,4325 + 3358,137 – 714,456 + 57,944
= 4089,0575 j/mol
= 0,977308 kkal/mol
Q10tanin = N9tanin
=
= 0,11923
x 0,977308
= 116,52
b. Etanol
Q10Etanol
= m x Cp x dT
=2,335 x 0,670 kkal/kgoC (100-25)
= 117,33kkal/jam
b. Air
Q10air
= 3,31 kg/jam x 1 kkal/kgoC (100-25)oC
= 248,095 kkal/jam
Total Qmasuk pada alur 10 = 481,955 kkal/jam
Energi Keluar
Pada Alur 12
a.Tanin
Cp Tanin =
+ 2,0206
x 10-8T3) dT
Universitas Sumatera Utara
= 18,4991 (5) +
3032-2982) -
3033-2983) +
3034-2984)
= 92,4955 + 200,5206 – 38,05340 + 2,74166
= 257,7044 j/mol
= 0,061593 kkal/mol
Q12tanin = N12tanin
=
= 0,11923
x 0,061593
= 7,343
b. Etanol
Q12Etanol
= m x Cp x dT
=2,335 x 0,670 kkal/kgoC (30-25)
= 7,343kkal/jam
b. Air
Q12air
= 3,31 kg/jam x 1 kkal/kgoC (30-25)oC
= 16,539 kkal/jam
Total Qkeluar pada alur 12 = 31,705 kkal/jam
Qdiserap = Qkeluar – Qmasuk
= 31,705 kkal/jam – 481,955 kkal/jam
= -450,249 kkal/jam
Jadi, energi yang diserap oleh air pendingin pada alur keluar sebesar -450,249
kkal/jam.
Maka jumlah air pendingin yang dibutuhkan :
Kondisi masuk air pendingin pada T= 25oC
Kondisi air pendingin keluar T = 40oC
H (250C) = 104,8 kJ/kg
H (400C) = 167,4 kJ/kg
= H (250C) – H (400C)
= (104,8 – 167,4)
Universitas Sumatera Utara
= -62,5 kJ/kg x
= -14,961kkal/kg
Jumlah air pendingin yang diperlukan (m)
= =
= 22,773kg/jam
Tabel LB- 8 Neraca Energi Dalam Rotary cooler
Komponen
Panas Masuk (Kkal/Jam)
Panas Keluar (Kkal/jam)
Alur 10
Alur 12
Tanin
116,53
7,34
Etanol
117,3
7,8
Air
248,1
16,54
Qdiserap
450,2
Total
482,0
482,0
11. Ball Mill
Q12
Tanin
Air
Q13
Tanin
Air
Pada ball mill tidak ada perubahan jumlah energi pada setiap komponen, hanya
Q12tanin = Q13tanin
Tabel LB- 9 Neraca Energi Dalam Ball Mill
Komponen
Panas Masuk (Kkal/Jam)
Panas Keluar (Kkal/jam)
Alur 12
Alur 13
Tanin
7,3
7,3
Etanol
7,8
7,8
Air
16,5
16,5
Total
31,7
31,7
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN C
PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT
LC.1. Gudang Bahan Bakar (GBB)
Fungsi : sebagai tempat persediaan bahan baku.
Laju air masuk kulit kakao (G)
= 1023,7 kg/jam
(Lampiran A)
Densitas kulit kakao (ρ)
= 1322,5 kg/m³
(Effendi,dkk)
Lama penyimpanan (Ө)
= 7 hari
= 168 jam
Faktor kelonggaran (fk)
= 20%
(Perry, 1984)
Jumlah gudang yang akan dilaksanakan sebanyak 1 unit dengan desain sebagai
berikut :
Tinggi (h)
=5m
Panjang
= 2 XL
Volume gudang (V)
=px Lxh
V
=2x Lx Lx5
V
= 10L²
Volume bahan (Vb)
=
=
= 130,04 m³/jam
Volume bahan dalam gudang untuk 7 hari
V
= Vb x (1 + fk)
= 130,04 x (1 + 0,2)
= 156,05. m³
Sehingga diperoleh :
156,05
= 10 L²
L²
= 15,60
L
= 3,95 m
Maka,
Universitas Sumatera Utara
P
=2xL
= 2 x 3,847
= 7,90 m
Diperoleh spesifikasi gudang bahan baku :
Konstruksi yang diinginkan pondasi beton dengan dinding batu dan atap seng
Tinggi gudang
=5m
Panjang gudang
= 7,90 m
Lebar gudang
= 3,95 m
LC.2. Tangki Etanol 96% (T-101)
Fungs : untuk menampung etanol selama 2 hari operasi
Jumlah tangki yang ingin dirancang sebanyak 1 buah
Tekanan pada tangki
= 1 atm
Temperatur tangki
= 30ºC
Laju alir masuk (G)
= 3071,1 kg/jam
(Lampiran A)
= 6770,24 lb/jam
Densitas etanol 96% (ρ)
= 792,71 kg/m³
= 1.747,6355 lb/ft³
Waktu tinggal (Ө)
= 48 jam
Tangki dirancang berbentuk silinder tegak dengan tutup bawah datar dan tutup
atas ellipsoidal.
Hh
Hs
D
Gambar LC-1. Rancangan tangki etanol
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan :
Menentukan ukuran tangki
a. Volume Tangki, VT
Massa, m
= 3.071,1 kg/jam x 24 jam/hari x 3 hari
= 221.119,2 kg
Volume larutan, Vl
= 221.119,2 kg
792,71 kg/m3
= 278,94 m3
Volume tangki, Vt
= 1,2 x
= 1,2 x 278,94
= 334,72 m3
b. Diameter dan tinggi shell
Volume shell tangki (Vs) :
πDi2Hs
Vs
=
Vs
= πDi3
;
asumsi : Di : Hs = 1 : 3
(Perry dan Green, 1999)
Volume tutup tangki (Ve) :
Ve
=
Di3
(Brownell, 1959)
Volume tangki (V) :
V
= Vs + Ve
V
=
πDi3
334,72 m3
=
πDi3
Di
= 5,125 m
= 203,53 in
Hs
= 15,37 m
Hs
= 610,60 in
c. Tebal shell tangki
t
+ n.C
=
(Perry dan Green, 1999)
Dimana :
t
= tebal shell (in)
P
= tekanan desain (psia)
Universitas Sumatera Utara
R
= jari-jari dalam tangki (in)
E
= Joint effisiensi
(Brownell,1959)
S
= allowable stress
(Brownell, 1959)
C
= corrosion allowance (in/tahun)
n
= umur alat
Volume larutan
= 278,94 m3
Volume tangki
= 334,72 m3
Tinggi larutan dalam tangki =
=
x Hs
x 15,37 m
= 12,81 m
Tekanan hidrostatik
P=ρxgxl
=792,71 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 12,81 m
= 99.545,32 Pa = 14,43 psia
Faktor kelonggaran = 20 %
Maka, Pdesain = (1,2) Poperasi
= 1,2 (14,696 + 14,43) = 34,96 psia
Direncanakan bahan konstruksi Stainless Steel SA-304
Allowable workinh stress (S)
= 18.700 psi
Joint effesiensi (E)
= 0,85
corrosion allowance(C)
= 0,125in/tahun
Umur alat
= 10 tahun
(Peters, dkk., 2004)
(Peters, dkk., 2004)
(Perry dan Green, 1999)
= 1,2546 in
Tebal shell standar yang digunaka
n
( Brownell dan Young, 1959)
d. Tebal tutup tangki
Tebal dinding head (tutup tangki)
Universitas Sumatera Utara
Allowable workinh stress (S)
= 18.700 psi
(Peters, dkk., 2004)
Joint effesiensi (E)
= 0,85
(Peters, dkk., 2004)
corrosion allowance(C)
= 0,125in/tahun
(Peters, dkk., 2004)
Umur alat
= 10 tahun
Tebal head (dh)
(Perry dan Green, 1999)
(Peters, dkk., 2004)
Dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in)
P = tekanan desain (psi)
Di = diameter tangki (in)
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
= 1,2523 in
Dipilih tebal head standar =
( Brownell dan Young, 1959)
e. Diameter dan tinggi tutup
Diameter = shell besar dari 1 in,
Diameter = Di + Di/24 + 2sf + 2/3 icr + l
( Brownell dan Young, 1959)
Dimana : Di = diameter tangki, in
sf = panjang straight-flange, in
icr = inside – corner radius, in
l = tebal shell, in
Dari tabel 5.6 Brownell diperoleh untuk tebal shell
dipilih
Tinggi head = Di x 1/5
(Brwonell and Young,1959)
= 5,125 x 1/5
= 1,025 m
= 3,362 ft
Universitas Sumatera Utara
LC. 3 Hammer Crusher (HC-101)
Fungsi : Untuk memotong – motong kulit kakao untuk menjadi potongan yang
lebih kecil
Jenis : Smooth Roll crusher
Bahan konstruksi : Carbon steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 1023,7 kg/jam
Perhitungan daya :
dr = (0,961 df - do)/0,039 ( Wallas, 1998)
dimana ;
dr = diameter roll
df = diameter umpan
do = diameter celah roll
Diperkirakan umpan cullet memiliki ukuran berkisar 1,5 in, diambil ukuran (df)
= 1,5 in
Pemecahan menggunakan Smooth Roll crusher dengan diameter celah roll
dengan ukuran (do) = 0,5 in
Pemecahan menggunakan Smooth Roll crusher dengan diameter celah roll
dengan ukuran (do) = 0,5 in
dr = (0,961 df - do)/0,039
dr = (0,961x (1,5 – 0,5)/0,039
dr = 24,64in
Sesuai dengan tabel 12.8 b, Wallas,1998 maka ukuran crusher yang digunakan :
Diamete Roll = 24 in
Diameter Lump Maks = 14 in
Kecepatan Roll = 125 rpm
Untuk menghitung daya motor yang digunakan:
P = 0,3 ms x R*
(Timmerhaus,2004)
Dimana : ms = kapasitas umpan ( kg/s)
R* = maksimum reduction ratio
( R* = 16 untuk smooth roll crusher)
( Timmerhaus,2004)
Universitas Sumatera Utara
P = 0,3 ms x R*
= 0,3 (1023,7 kg/s)(16)
= 1,36 kW
LC.4 Ball Mill (BM-101)
Fungsi : menghaluskan kulit kakao sehingga diperoleh ukuran mesh 200 mesh.
Laju alir masuk kulit kakao (G) = 1023,7 kg/jam
(lampiran A)
= 1,0237 ton/jam
Efisiensi mill = 97% < 200 mesh
(Perry,1984)
Kapasitas = (1 + fk) x G
= (1 + 0,2) x 1,0237 ton/jam
= 1,228 ton/jam
Untuk kapasitas diatas maka digunakan spesifikasi mill jenis marcy ball mill
Spesifikasi : No.200 sieve
Kapasitas : 3 ton/jam
Tipe
: Marcy Ball mill
Size
:3x2
Ball charge : 0,85 ton
Power
: 5 Hp
Mill speed : 35 rpm
Jumlah
: 1 unit
(Sumber : tabel 20-16, Perry, 1984)
LC.5 Ekstraktor (T-102)
Fungsi : Untuk mengekstrak serbuk kakao dengan etanol
Bentuk : Silinder tegak dengan alas kerucut dan tutup elipsoidal
Bahan : Stainless Steel A – 283 -54 grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : 75oC; 1 atm
Laju alir massa = 4094,8 kg/jam = 9027,35 lb/jam
(lampiran A)
Waktu perancangan = 1 jam
Faktor kelonggaran = 20%
Densitas campuran( ρcamp ) = 1076,307 kg/m3
= 67,1916 lb/ft3
Universitas Sumatera Utara
1. Menentukan ukuran tangki
a. Volume larutan (VL) =
=3,804 m3
Volume tangki (VT) = ( 1 + 0,2) x 3,804
= 4,565 m3
Volume tiap tangki =
= 2,282 m3
b. Diameter silinder dan tinggi silinder
Volume tangki = volume silinder + volume tutup + volume
kerucut
VT= Vs + Vh + Vk
Volume silnder dan tinggi silinder :
Volume silinder (Vs) = ¼ π D2H1
Diambil H1= D
Vs = ¼ πD2(D)
Vs=0,918 D3
Volume tutup (Vh) :
Diambil H2 = ¼ D
(Brownel and Young,1958)
= 0,1308 x D3
Dimaeter tangki (VT) = Vs+ Vh
VT = (0,918 D3 + 1,0488 D3)
D = 1,63 m
= 5,248 ft
Tinggi Slinder Hsr=
Tinggi tutup Hh =
Tinggi total tangki HT = 2,449 m
m
=7,782 ft
Tinggi cairan Hc =
r = 0,82m
r = 2,624 ft
Universitas Sumatera Utara
= 31,46 in
2. Tebal shell & tutup tangki
(t) =
(Tabel 9 Mc Cetta and Cunningham,1993)
Allowable working stress (S) = 12.650 psia
(Brownel &Young,1958)
Effisiensi sambungan (E) = 0,8
(Brownel &Young,1958)
Faktor korosi (C) = 0,01 inch/thn
(Perry & Green,1979)
Diambil = 0,01 inc/tahun
Umur alat (N) = 15 tahun
Tekanan operasi = 1 atm = 14,696 psia
Tekanan hidrostatik (Ph) =
=
= 0,485 psi
Tekanan opersi (P)
= Po+ Ph
= 14,696 + 0,485
= 15,181 psi
Tekanan desain (Pd) = (1 + fk) x P
= (1 + 0,2) x 15,181
= 18,21 psia
Maka tebal shell :
(t) =
= 0,21 inch
Digunakan tebal shell standar = 2/5 inc
b. Tebal tutup :
Tebal tutup dianggap sama dengan tebal shell karena terbuat dari bahan yang
sama = 2/5 inc
3. Penentuan pengaduk
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Untuk turbin standar (Mc, Cabe, 1993) diperoleh :
Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 5,248 ft = 1,7493 ft
Universitas Sumatera Utara
E/Da = 1 ; E = 1,7493 ft
L/Da = ¼ ; L = ¼ x 1,7493 ft = 0,4373 ft
W/Da = 1/5 ; 1/5 x 1,7493 ft = 0,3499 ft
J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 1,7493 ft = 0,4373 ft
Dimana :
Dt = Diameter tangki
Da = Diameter impeller
E = Tinggi turbin dari dasar tangki
L = panjang blade pada turbin
W = Lebar blade pada turbin
J = lebar baffle
Kecepatan pengaduk (N) = 1 putaran/detik ρ N (D1)2
Bilangan Reynold (NRe) =
:(Brownell and young,1959)
=
= 6168525
NRe> 10.000 maka perhitungan pengadukan menggunakan rumus:
P=
P=
=6934,551 ft lbf/dt
= 12,6 Hp
Effisiensi motor penggerak 80%
Daya motor penggerak =
= 15,75 Hp
Penentuan Jaket Pemanas
Jumlah Steam (130oC)
=177,81 kg/jam
Densitas steam
= 5,16 kg/m3
Laju alir steam (Qs)
= 34,460 m3/jam
Diameter dalam jaket
= 62,97 + (0,5 x 2)
= 63,97 inch
Tinggi jaket = tinggi ekstraktor= 2,04 m
Universitas Sumatera Utara
Asumsi tebal jaket = 5 inch
Diameter luar jaket (D)
= 62,97 + (2 x 0,5)
= 72,97 inch
Luas yang dilalui steam (A) =
= 0,62m
Kecepatan steam (v) =
= 55,20
Phidrostatis = 5,16 x 9,8 x 2,04
= 103,20pa
= 0,1033 kpa
= 0,0149 psia
Pdesaign
= 1,2 x (101,49 + 14,696)
= 17,65
Tj =
= 1,31 inch
–
LC. 6 Filter Press (FP-101)
Fungsi : untuk memisahkan antara impuritis dengan tanin yang bercampur
didalam pelarut etanol
Bahan : Carbon steel SA-333
Jenis : plate and frame
Laju alir massa (G)
= 4.094,8 kg/jam
= 9.027,4 lb/jam
Densitas (ρ)
= 1076,3 kg/m3
= 67,2 lb/ft3
Laju alir (Q)
=
=
= 134,4
/jam
Porositas bahan (P)
= 0,6
Densitas cake (ρ)
= 1012,4 kg/m3
= 63,2 lb/ft
(Brownwll,1969)
(Geankoplis,1983)
3
Universitas Sumatera Utara
Massa padatan tertahan (MP) = 767,8 kg/jam
= 1692,7 lb/jam
Tebal cake(Vc)
=
=
= 67,0 ft3/jam
Cake frame (s)
=
=
=25,3 ft3
Jumlah frame (F)
=
=
= 25 unit
Lebar
= 1,55 ft
= 0,4724 m
Panjang (P)
= 2 x 1,55 ft
= 3,1 ft
= 0,9449 m
Luas filter
=pxl
= 3,1 ft x 1,55 ft
= 4,805 ft2
Spesifikasi filter penyaringan :
Luas filter = 4,8 ft2
Lebar = 1,55 ft
Panjang = 3,1 ft
Jumlah frame = 25 unit
LC.7 Tangki Pengendapan (T-103)
Fungsi : Untuk mengendapkan campuran tanin dengan etanol
Bentuk : Silinder tegak dengan alas kerucut dan tutup elipsoidal
Bahan : Stainless Steel A – 283 -54 grade C
Jumlah : 1 unit
Universitas Sumatera Utara
Kondisi operasi : 30oC; 1 atm
Laju alir massa
= 3293,75 kg/jam
= 7261,37 lb/jam
Waktu perancangan
= 1 jam
Faktor kelonggaran
= 20%
Densitas campuran(ρcamp ) = 1076,307 kg/m3 = 67,1916 lb/ft3
Viskositas campuran (μcamp ) =3,6337 cP = 8,794 lb/ft.jam =2,442.10-3lb/ft.det
2. Menentukan ukuran tangki
-. Volume larutan (VL) =
= 3,06 m3
-.Volume tangki (VT) = (1 + 0,2 ) x 3,06 m3 = 3,67 m3
-. Volume tiap tangki=
= 1,83m3
- Diameter silinder dan tinggi silinder
Volume tangki = volume silinder + volume tutup + volumekerucut
VT= Vs + Vh + Vk
Volume silnder dan tinggi silinder :
Volume silinder (Vs) = ¼ π x 5/4D2x D
Diambil H1= D
Vs= ¼ π D2(D)
Vs=0,918 D3
Volume tutup (Vh) :
Diambil H2 = ¼ D
Vh =
(Brownel and Young,1958)
Volume kerucut (Vk) = 1/3 π(D/2)H2
Diambil H3 = ½ D
(Brownel and Young,1958)
Vk= 1/3 π (D/2)( ´D)
Vk= 0,131 D3
Diameter tangki (VT) = Vs+ Vh + Vk
= 0,918 D3 + 0,1308 D3 + 0,131 D3
= 1,46 m= 4,887 ft = 58,63 inch
Universitas Sumatera Utara
r=
r = 0,73 m = 2,46 ft = 29,49 inch
Diameter kerucut
r = 0,6 D sin Ө
(Brownel and Young,1958)
Dimana :
r = jari – jari konis
D = diameter tangki
Ө = sudut pada konis
Diambil Ө = 50o
Maka; r = 0,6 ( 1,154) sin 50o = 0,530 m
Diameter konis = 0,530 m x 2 = 1,06 m
g. Menghitung tinggi tangki
Tinggi tangki;
H1= D
H1 = 1,46 m = 4,887 ft = 58,63 inch
Tinggi tutup
H2= ¼ D = ¼ ( 1,46)= 0,36 m
Tinggi kerucut
H3= ½ D
= ½ (1,46 ) = 0,73 m
Tinggi tangki
HT= H1+H2+H3
= 1,46 + 0,73 + 0,36
= 2,92 m
= 8,30 ft = 99,60 in
Tinggi cairan dalam tangki
Tinggi cairan (Hc) =
=
= 2,43m = 25,20 inch
4. Tebal shell & tutup tangki
Universitas Sumatera Utara
b. Tebal shell
(t) =
(Tabel 9 Mc Cetta and Cunningham,1993)
Allowable working stress (S) = 12.650 psia
(Brownel &Young,1958)
Effisiensi sambungan (E) = 0,8
(Brownel &Young,1958)
Faktor korosi (C) = 0,013-0,5 inch/thn
(Perry & Green,1979)
Diambil = 0,01 inc/tahun
Umur alat (N) = 15 tahun
Tekanan operasi = 1 atm = 14,696 psia
Tekanan hidrostatik (Ph) =
=
= 0,513 psi
Tekanan opersi (P)
= Po+ Ph
= 14,696 + 0,513
= 15,21 psi
Tekanan desain (Pd) = (1 + fk) x P
= (1 + 0,2) x 15,21
= 18,25 psia
Maka tebal shell :
(t) =
= 20 inch
Digunakan tebal shell standar = 2/5 inc
c. Tebal tutup :
Tebal tutup dianggap sama dengan tebal shell karena terbuat dari bahan yang
sama = 2/5 inc.
LC.8 Evaporator (E-101)
Fungsi : untuk menguapkan etanol yang terikat pada tanin
Jumlah : 1 unit
Tipe : Basket type vertikal tube evaporator
Bahan konstruksi : Stainless steel SA- 304 (Brownell,1956)
Tekanan operasi : 1 atm = 14,7 psi
Universitas Sumatera Utara
Suhu umpan masuk : 30oC = 266oF
Suhu produk keluar : 850C = 185 oF
Jumlah larutan yang diuapkan= 2.802,0 kg/jam
(Lampiran A)
Laju alir produk(g) = 3293,8 kg/jam
(Lampiran A)
Densitas (ρ) campuran = 1076,307 kg/m3 = 67,1916 lb/ft3
Volume produk V =
=
=3,0
=102,4
Evaporator berisi 80% dari shell
Volume shell (Vsh) =
= 128,04ft3/jam
Evaporator dirancang berbentuk silinder tegak dengan tutup atas dan bebentuk
ellipsiodal dan tutup bawah berbentuk kerucut, perbandingan tinggi silinder
dengan diameter silinder 3:1 perbandingan antara ellipsiodal dengan diameter
tangki 2:3
Faktor kelonggaran 20%
(Brownell, 1959)
Volume silinder evaporator (Vs)=V(1+k)
= 102,4(1+0,2)
= 122,88ft3
= 19,55 m3
Vs = ¼ π Dt 2 4 /1Dt = πDt3
Dt =
(Brownell, 1959)
=
=13,04 ft
3,97 m
Asumsi : UD (overall design coeficient ) = 700 Btu/jam.ft2.
Dari gambar 14.7 D.Q Kern diperoleh :
UD = 0,8 x 700 Btu/jam.ft2.
Universitas Sumatera Utara
= 560 Btu/jam.ft2. oF
A=
= 104,28ft2
Penentuan jumlah tube (Nt) :
=
(Kern,1965)
Dimana :
A = luas permukaan pemanasan (ft2)
A‖ = luas permukaan luar tube per ft (ff2)
L = panjang tube (ft)
Asumsi tube yang diambil :
OD = ¾ in
BWG = 16
a‖ = 0,2618 ft2/ft
ts = 0,065 in
maka :
=
=39,83 = 40 tubes
Tinggi silinder (Hs) = 4/1 x Dt
(Brownell, 1959)
= 4/1 x 3,97
= 15,88 ft
= 4,83 m
Tinggi head (Hd) = 2/3 x Dt
(Brownell,1959)
= 2/3 x 3,97
= 2,64 ft
= 0,80 m
Tinggi cones evaporator (Hc) = tg Ө(Dt -1) (Brownell,1959)
= tg 45 (3,97ft -1)
= 1,8906 ft = 0,576 m
Panjang sisi miring cones, Lsmc
(Lsmc)2 = (1/2 Dt)2 + (Hc)
(Brownell,1959)
Universitas Sumatera Utara
Lsmc =
= 1,8264 ft = 0,5565 m
Total tinggi evaporator (HTe) = Hs + Hd + Hc
= 15,88 ft + 2,64 ft + 1,8906 ft
= 20,41 ft
= 6,21 m
Volume silinder evaporator (Vse)
= µ πDt2Hs
(Brownell,1959)
2
= ¼ (3,14) (3,97 ft) (15,88 ft)
= 196,47 ft3
= 5,55 m3
Volume head silinder evaporator (Vde)
Vde =(1/2 Dt)2 Hd
(Brownell,1959)
2
= 3,14 x (1/2 x 3,97 ft) x 2,64 ft
= 32,66ft3
= 0,924 m3
Volume cones evaporator (Vce)
Vce = ½ π Hc (Dt -1 )(Dt2 + Dt +1)
(Brownell,1959)
= ½ (3,14) (2,97 ft) (3,97ft-1) x [( 3,97 ft)2 +3,97 ft +1)]
= 137,7 ft3
=3,89m3
Volume total evaporator (VTe)
= Vse + Vde + Vce
= 196,47 ft3+ 32,66ft3+ 137,7 ft3
= 366,83 ft3
= 10,38 m3
Tekanan design (Pd) = ρ(HS – 1)
(Brownell,1959)
= 67,1916 lb/ft3 (15,88 ft-1)
= 1067,02 lb/ft2
=7409psi = 0,50 atm
Tekanan total design (PT) = Pd + 14,7 psi
(Brownell,1959)
= 7,409 psi + 14,7 psi
Universitas Sumatera Utara
= 22,10 psi
Dimana :
E = effisiensi sambungan = 80%
(Brownell,1959)
F = allowable stress = 18.750 psi
(Brownell,1959)
C = faktor korosi = 0,00625 in/tahun
(Brownell,1959)
n = umur alat = 20 tahun
(Brownell,1959)
(t) =
= 0,1412in = 0,00035m
Spesifikasi tangki evaporator :
Diameter tangki = 3,97 m
Tinggi tangki = 6,21 m
Volume tangki = 10,38 m3
Tebal plate = 0,00035m
Bahan konstruksi = Stainless steel SA-304
LC.9 Kondensor (CR-101)
Fungsi : Mengubah fasa uap etanol menjadi etanol cair
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Laju alir bahan masuk = 2808,91 kg/jam
(Lampiran A)
= 6112,28 lb/jam
Densitas etanol 96 % = 0,79271 kg/ltr
Laju alir pendingin = 5227,006 kg/jam
(Lampiran B)
= 11520,32lb/jam
Fluida panas
85oC = 185 oF
30oC = 86 oF
99
Temperatur tinggi
Temperatur
rendah
Selisih
Fluida dingin
BedaoF
55oC = 131oF
54
25oC = 77oF
9
54
45
Maka :
=
(Kern, 1959)
Universitas Sumatera Utara
LMTD =25,14oF Faktor korosi untuk fluida panas:
R = (T1- T2)/(t1- t2)
o
(Kern, 1959)
o
= 99 F/45 F
= 2,2
Faktor koreksi untuk fluida dingin (S) :
S = (t1- t2)/(T1- T2)
(Kern, 1959)
= 45oF/99oF
= 0,454
Dari fig -19 Kern, 1950 diperoleh :
FT = 0,75
Jadi,
Δ t = FT x LMTD
Δ t = 0,75 x 25,14oF
= 18,85oF
Temperatur rata – rata
a. Untuk fluida panas (Ta)
= 135,5oF
b.
Untuk fluida dingin (Tb)
= 104oF
Penempatan fluida :
a. Fluida panas adalah fluida yang keluar dari evaporator berada dalam shell
b. Fluida dingin adalah air pendingin berada di dalam tube
Dari tabel 8, hal 840, Kern .1950 diperoleh harga UD= = 75-150
BTU/jam.ft2.oF,maka diambil UD = 100 BTU/jam.ft 2oF
Sehingga diperoleh ukuran tube sebagai berikut :
OD = 1 in
BWG= 10 (Birmingham Wire Gauge/ukuran kawat Birmingham)
ID = 0,732 in
At = 0,2618
L = 12 ft
(sumber : tabel 10 Kern 1950)
Luas perpindahan panas (A)
Universitas Sumatera Utara
Q
=4819016,357 BTU/jam
Dimana:
A
= 2555,86 ft2
Menghitung jumlah tube (NT)
NT
(Kern, 1959)
= 813 buah
Ukuran shell:
Dari tabel 9. D.G. Kern 1950 diperoleh data sebagai berikut:
Heat exhanger 1- 8 pass, ¾ in OD tube pada 15/16 triangular pitch,
ID shell =37 in
A koreksi = NT x L x at
(Kern, 1959)
= 813 x 12 ft x 0,2618 ft2
= 2555,86 ft
UD koreksi
(Kern, 1959)
= 100 Btu/jam ft2.oF
Untuk fluida panas melalui shell side
1. Baffle spacing (B’) = 1 in
C’ = PT – OD
(Kern, 1959)
= 15/16 in -0,75 = 0,1875 in
2. Flow area accros bundle(as)
as
(Kern, 1959)
= 0,0481 ft2
3. Mass velocity (Gs) umpan :
; dimana Ws = laju alir massa panas masuk
(Kern, 1959)
(Kern, 1959)
Universitas Sumatera Utara
= 126871,1092
4. Diameter eqivalen (De) pada 15/16 tringular pich
De = 0,55 in
(fig-28Kern, 1959)
= 0,0458 ft
5. Temperatur rata – rata fluida panas = 135,5oF
Viskositas fluida panas
μ = 0,2838 Cp
(Geankoplis, 1983)
2
= 0,2838 Cp x 2,4191 lb/ft .jam.Cp
= 0,6865lb/ft2 jam
Res
Res
Res = 8463,733
Diperoleh koefisien panas (jH) = 205
(fig-28Kern, 1959)
o
6. Pada temperatur = 135,5 F diperoleh
C = 0,44 BTU/lb.oF
(fig-4 Kern, 1950)
k = 0,066 BTU/ft2jam (oF/ft)
(fig-2 Kern, 1950)
2,28
Film efficient outside hunde (ho) :
(Kern,1950)
= 676,04 Btu/jam ft2 oF
Untuk fluida dingin melalui tube sidea
1. at’ = 0,2618 in
at’
(Tabel – 10, Kern,1950)
(Kern,1950)
Universitas Sumatera Utara
= 1,479 at
2. Mass Velocity (Gt) fluida dingin :
Gt’
= 7788,80 lb/ft2 jam
3. Diketahui temperatur rata – rata fluida dingin = 104 oF Viskositas (μ
campuran)= 0,4 Cp x 2,4191 lb/ft2 jam.Cp
= 0,96764 lb/ft2.jam
(Geankoplis, 1983)
ID tube = 0,732 in = 8,784 ft
Ret
(Kern,1950)
= 71.429,28
Koefisiean panas, jH = 620
(Fig-24,Kern,1950)
Pada temperatur 104 oF
C = 0,4 BTU/lb.oF
2
(fig-4 Kern, 1950)
o
k = 0,68 BTU/ft .jam ( F/ft)
= 9,014 BTU/jam.ft2.oF
(Kern, 1950)
= 106,65 Btu/lboF
Cleanoverall coefficient (Uc)
(Kern, 1950)
= 1352,09
Universitas Sumatera Utara
Pressure Drop
a. Fluida panas
Res = 8463,733 maka diperoleh f = 0,00015
(fig – 26 , Kern ,1950)
(N + 1) = 12 x L/B
= 144
Ds = ID shell/12
= 37/12 = 3,088
Spesifik grafity etanol = 0,79
(tabel.6, Kern,1950)
ΔPs=
(Kern,1950)
= 0,056 psi
b. Fluida dingin
Ret = 71.429,28
Maka diperoleh f = 0,0001
(fig – 29 , Kern,1950)
ΔPt=
= 1,93 x 10-7psi
ΔPt = ΔPs + ΔPt
(Kern,1950)
= 0,0567 psi
LC.10.Destilasi
Fungsi : Untuk memisahkan etanol dari komponn lain
Bentuk : Slindertegak dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan : Carbon Steel SA-283 grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : 85oC , 1 atm
Laju alir massa
: 2808,91 kg/jam
= 6112,28lb/jam
Densitas campuran
: 847,7682 kg/m3
= 52,717 llb/ft3
Universitas Sumatera Utara
Vo
=
= 3,3m3/jam
= 115,49 ft3/jam
Menentukan ukuran tangki
a.Volume (VR)
direncanakan waktu tinggal = 60 menit = 1 jam
VR= 115,49 ft3/jam x 1 jam
= 115,49 ft3/jam
Faktor kelonggaran 20%= 0,2
Volume tangki= 1,2 x 115,49
= 138,59 ft3
Diamter dan tinggi slinder direncanakan:
Tinggi slinder : Diameter = 2:1
Tinggi head : diameter = 1:4
Volume slinder (VSR) = µ x π x D2 x H1
Diambil Hs = 2D
Vs = µ x π x D2 x Hs
Dimana:
Vs = volume slinder
Hs = Tinggi slinder
D = diameter tangki
Sehingga:
VT = VSR + 2VH
115,495 ft3 =
D=
= 24,60 ft = 7 m
r =1/2D
= 1/2x24,60
= 12,30 ft= 3,75m
Tinggi slinder = Hs=2D = 2 x 24,60 = 49 ft = 15 m
Tinggi tutup atas = Hat = ¼ D= 6,15 ft = 1,87 m
Universitas Sumatera Utara
Tinggi tutup bawah = Hb = ¼ D= 6,15 ft = 1,87 m
Tinggi tangki = Hs +Hat+Hb
= 49 +6,15+6,15 = 18,7 m
Tebal shell dan tutup tangki
(t) =
(Tabel 9 Mc Cetta and Cunningham,1993)
Allowable working stress (S) = 12.650 psia
(Brownel &Young,1958)
Effisiensi sambungan (E) = 0,8
(Brownel &Young,1958)
Faktor korosi (C) = 0,13-0,5 inch/thn
(Perry & Green,1979)
Diambil = 0,01 inc/tahun
Umur alat (N) = 15 tahun
Tekanan operasi = 1 atm = 14,696 psia
Tekanan hidrostatik (Ph) =
=
= 17,98 psi
Tekanan opersi (P)
= Po+ Ph
= 14,696 + 17,98
= 32,68 psi
Tekanan desain (Pd) = (1 + fk) x P
= (1 + 0,2) x 32,68
= 39,21 psia
Maka tebal shell :
(t) =
= 0,2 inch
Digunakan tebal shell standar = 3/8 inc
Penentuan jaket pemanas:
Jumlah steam (130oC) = 2716,48 kj/jam
Panas yang dibutuhkan = 138,61 kg/jam
Tekanan steam = 1002,37 kpa
Suhu awal 30oC = 116oF
Suhu steam = 130oC = 266oF
Tinggi jaket = 61,52 ft
Universitas Sumatera Utara
Kisolasi = 0,15 Btu/lb.ft.oF
Kudara = 2 Btu/lb.ft.oF
Q=
A = πDHs + π x
A = 3,14 x 24,60 x 49,17+ 3,14 x
= 4278,42
Q=
Dngan ini trial and eror harga x adalah 0,074 ft = 0,899 in
Maka dipilih tbal jaket = 1 in
LC.11 Kondensor (CR-102)
Fungsi : Mengubah fasa uap etanol menjadi etanol cair
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Laju alir bahan masuk = 2690,21 kg/jam
(Lampiran A)
= 6112,28 lb/jam
Densitas etanol 96 % = 0,79271 kg/ltr
Laju alir pendingin = 4994,861 kg/jam
(Lampiran B)
= 10.881,7lb/jam
Fluida panas
85oC = 185 oF
30oC = 86 oF
99
Temperatur tinggi
Temperatur
rendah
Selisih
Fluida dingin
BedaoF
55oC = 131oF
54
25oC = 77oF
9
54
45
Maka :
=
(Kern, 1959)
LMTD =25,14oF Faktor korosi untuk fluida panas:
R = (T1- T2)/(t1- t2)
o
(Kern, 1959)
o
= 99 F/45 F
Universitas Sumatera Utara
= 2,2
Faktor koreksi untuk fluida dingin (S) :
S = (t1- t2)/(T1- T2)
(Kern, 1959)
= 45oF/99oF
= 0,454
Dari fig -19 Kern, 1950 diperoleh :
FT = 0,75
Jadi,
Δ t = FT x LMTD
Δ t = 0,75 x 25,14oF
= 18,85oF
Temperatur rata – rata
a. Untuk fluida panas (Ta)
= 135,5oF
b.
Untuk fluida dingin (Tb)
= 104oF
Penempatan fluida :
a. Fluida panas adalah fluida yang keluar dari evaporator berada dalam shell
b. Fluida dingin adalah air pendingin berada di dalam tube
Dari tabel 8, hal 840, Kern .1950 diperoleh harga UD= = 75-150
BTU/jam.ft2.oF,maka diambil UD = 100 BTU/jam.ft 2oF
Sehingga diperoleh ukuran tube sebagai berikut :
OD = 1 in
BWG= 10 (Birmingham Wire Gauge/ukuran kawat Birmingham)
ID = 0,732 in
At = 0,2618
L = 12 ft
(sumber : tabel 10 Kern 1950)
Luas perpindahan panas (A)
Q
=4819016,357 BTU/jam
Universitas Sumatera Utara
Dimana:
A
(Kern, 1959)
= 2555,86 ft2
Menghitung jumlah tube (NT)
NT
(Kern, 1959)
= 813 buah
Ukuran shell:
Dari tabel 9. D.G. Kern 1950 diperoleh data sebagai berikut:
Heat exhanger 1- 8 pass, ¾ in OD tube pada 15/16 triangular pitch,
ID shell =37 in
A koreksi = NT x L x at
(Kern, 1959)
= 813 x 12 ft x 0,2618 ft2
= 2555,86 ft
UD koreksi
(Kern, 1959)
= 100 Btu/jam ft2.oF
Untuk fluida panas melalui shell side
1. Baffle spacing (B’) = 1 in
C’ = PT – OD
(Kern, 1959)
= 15/16 in -0,75 = 0,1875 in
2. Flow area accros bundle(as)
as
(Kern, 1959)
= 0,0481 ft2
3. Mass velocity (Gs) umpan :
; dimana Ws = laju alir massa panas masuk
(Kern, 1959)
(Kern, 1959)
= 126871,1092
Universitas Sumatera Utara
4. Diameter eqivalen (De) pada 15/16 tringular pich
De = 0,55 in
(fig-28Kern, 1959)
= 0,0458 ft
5. Temperatur rata – rata fluida panas = 135oF
Viskositas fluida panas
μ = 0,2838 Cp
(Geankoplis, 1983)
= 0,2838 Cp x 2,4191 lb/ft2.jam.Cp
= 0,6865lb/ft2 jam
Res
Res
Res = 8463,733
Diperoleh koefisien panas (jH) = 205
(fig-28Kern, 1959)
6. Pada temperatur = 135,5 oF diperoleh
C = 0,44 BTU/lb.oF
(fig-4 Kern, 1950)
k = 0,066 BTU/ft2jam (oF/ft)
(fig-2 Kern, 1950)
2,28
Film efficient outside hunde (ho) :
(Kern,1950)
= 676,04 Btu/jam ft2 oF
Untuk fluida dingin melalui tube sidea
1. at’ = 0,2618 in
at’
(Tabel – 10, Kern,1950)
(Kern,1950)
= 1,479 at
Universitas Sumatera Utara
2. Mass Velocity (Gt) fluida dingin :
Gt’
= 7357,03 lb/ft2 jam
3. Diketahui temperatur rata – rata fluida dingin = 104 oF Viskositas (μ
campuran)= 0,4 Cp x 2,4191 lb/ft2 jam.Cp
= 0,96764 lb/ft2.jam
(Geankoplis, 1983)
ID tube = 0,732 in = 8,784 ft
Ret
(Kern,1950)
= 67.469,64
Koefisiean panas, jH = 620
(Fig-24,Kern,1950)
Pada temperatur 104 oF
C = 0,4 BTU/lb.oF
2
(fig-4 Kern, 1950)
o
k = 0,68 BTU/ft .jam ( F/ft)
= 9,014 BTU/jam.ft2.oF
(Kern, 1950)
= 106,65 Btu/lboF
Cleanoverall coefficient (Uc)
(Kern, 1950)
= 1352,09
Pressure Drop
a. Fluida panas
Res = 8463,733 maka diperoleh f = 0,00015
(fig – 26 , Kern ,1950)
Universitas Sumatera Utara
(N + 1) = 12 x L/B
= 144
Ds = ID shell/12
= 37/12 = 3,088
Spesifik grafity etanol = 0,79
(tabel.6, Kern,1950)
ΔPs=
(Kern,1950)
= 0,056 psi
b. Fluida dingin
Ret = 120.954,512
(fig – 29 , Kern,1950)
Maka diperoleh f = 0,0001
ΔPt=
= 1,93 x 10-7psi
ΔPt = ΔPs + ΔPt
(Kern,1950)
= 0,0567 psi
LC.12. Rotary Dryer (RD-101)
Fungsi
: untuk mengeringkan serbuk tannin
Jenis
: Counter Indirect Heat Rotary Dryer
Bahan
: Commercial Steel
1. Menentukan Diameter Rotary Dryer
Udara masuk : 130
= 268
Udara keluar : 100
= 212
Banyak udara yang dibutuhkan
= 2426,12 kg/jam =5337ft/jam
Range kecepatan udara
= 200-1000lb/jam.ft2 (Perry, 1999)
Diambil kecepatan rata-rata
= 500lb/jam.ft2
Luas perpindahan panas,
Universitas Sumatera Utara
A
=
=
=10,69 ft
A
=
D2
=
= 13,62
Maka,
D =6,81ft = 4,33 m
2. Menemukan Panjang Dryer
= 0,1 x Cp x G0,84 x D
Lt
(Perry, 1999)
Dimana :
Lt
= panjang rotary dryer
Cp
= kapasitas udara pada 130
= 1,01255 kJ/kg.K = 0,2418 BTU/lbm.
(Tabel A.3-3, Geankoplis, 1983)
D
= diameter rotary dryer
G
= kecepatan udara yang digunakan dalam rotary dryer
=
= 22,94 lb/jam.ft2
=0,1 x 0,2418 x(22,942)x6,81
Lt
= 2,28 ft
Nt
= Number of heat transfer
= 2,0-6,0
(Perry, 1999)
Diambil Nt = 6
L
= Lt x Nt
= 2,28 x 6
=
13,73 ft
Untuk L/D = 3-10 ft
=
=
2,016 ft (memenuhi)
3. Waktu transportasi
Hold up
= 3-12%
(Perry, 1999)
Universitas Sumatera Utara
Diambil Hold up
= 3%
Volume total
=
=
=
202,49 ft3
= 3% x 202,49
Hold up
= 6,07 ft3
Laju umpan masuk
= 484,84 kg/jam
= 777,16 lb/jam
= time of passage
=
=
= 0,47 jam
4. Menghitung putaran rotary dryer
N=
Dimana :
v = kecepatan putaran linear = 30-150ft/menit
(Perry, 1999)
Diambil kecepatan putaran linear 100 ft/menit
N
=
= 7,34 rpm
Range :
N x D = 25-35 rpm
(Perry, 1999)
N x D = 7,34 x 4,33 = 31,84 rpm (memenuhi)
5. Menentukan power
Total Hp untuk penggerak rotary dryer = 0,5 D2 – D2
Diambil power
= 0,75 D2
= 0,75 x 4,332
=
14,08 Hp
LC.13 Rotary Cooler (RC-101)
Fungsi : untuk menurunkan suhu produk dari 80
Jenis
sampai 30
: rotary cooler
Bahan : commercial steel
Universitas Sumatera Utara
1. Menentukan diameter rotary cooler
Air pendingin masuk
: 25
= 77
Air pendingin keluar : 40
= 104
Banyak air pendingin yang dibutuhkan = 30,09kg/jam = 363,099
Range kecepatan aliran
Diambil kecepatan rata-rata (G) =
=
D2
=
D
= 0,077 ft
3000
=
x D2
=
0,785D2
Luas penampang pendingin, A
G
lb/jam.ft2
= 200-10000
lb/jam
(Perry, 1999)
lb/jam.ft2
= 0,15 ft
2. Menentukan Panjang cooler
Qt
= 0,4 x L x D x G0,67 x
L
=
(Perry, 1999)
Qt
0,4 x D x G0,67 x
Dimana :
Qt
= jumlah panas yang dipindahkan
= 81,87 kl/jam = 180,49 Btu/jam
D
= Diameter rotary cooler (ft)
L
= Panjang dryer (ft)
G
= Kecepatan air pendingin
= 3000 lb/jam.ft2
Temperatur air pendingin masuk (t1)= 20oC =68oF
Temperatur air pendingin keluar (t2)=40oC =104oF
Temperatur umpan masuk (t3)=100oC=212oF
Temperatur umpan keluar (t4) 30oC=86oF
= 54oF
=
=
=1,02 m
3. Waktu Tinggal
=
0,23 L
N0,9 x D x S
Universitas Sumatera Utara
Dimana :
= waktu tinggal , menit
= panjang rotary cooler , ft
= putaran rotary cooler, (0-8 rpm, diambil 1 rpm)
(Perry, 1999)
= Diameter rotary cooler , ft
= kemiringan dari rotary cooler , (4-7 , diambil 5 )
Maka :
=
4. Menghitung Putaran Rotary Cooler
N
=
Dimana :
v
= kecepatan putaran linear =30-150 ft/menit
(Perry, 1999)
Diambil kecepatan putaran linear 100 ft/menit
N
=
=
413,11 rpm
Range :
N x D = 25-35 rpm
(Perry, 1999)
N x D = 413,11 x 0,077
= 31,84 rpm (memenuhi)
5. Menentukan Power
Total Hp untuk penggerak rotary cooler = (0,5 D2)-(D2)
Diambil power = 0,75 D2
= 0,0044 Hp
LC.14 Ball Mill (BM-102)
Fungsi : menghaluskan tanin sehingga diperoleh ukuran mesh 200 mesh.
Laju air masuk biji kakao (G) = 208,3 kg/jam
(Lampiran A)
= 0,208 ton/jam
Efisiensi mill
= 97%