Juang12.docx
This document was uploaded by user and they confirmed that they have the permission to share it. If you are author or own the copyright of this book, please report to us by using this DMCA report form. Report DMCA
Overview
Download & View Juang12.docx as PDF for free.
More details
- Words: 1,183
- Pages: 11
SPESIFIKASI ALAT
1. Tangki Pengenceran
Tujuan : Mengencerkan glukosa pada molase hingga 12% Bentuk : Tangki Silinder Tegak dengan bottom semi-spherical
Direncanakan faktor keamanan tangki 20 %.
Data:
Tekanan : Suhu : Laju Alir : Bahan kontruksi: Massa Jenis :
1 atm 30c 20000 Kg/hari Stainless steal SA-240 Grade A 1061,8770 Kg/m3
Menghitung Kapasitasi Tangki
Volume molase (Vm) 𝑉𝑚 =
𝐿𝑎𝑗𝑢 𝐴𝑙𝑖𝑟 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐽𝑒𝑛𝑖𝑠
20000 1061,8770 = 18.83457312 m3/hari
Volume Total(Vt)
Vt=Vm*1,2= 22.60148774 Menghitung Diameter Tangki dan Tinggi Tangki Ditentukan:H/ID,=2- H=2ID 𝑉= 𝑉=
𝜋 ∗ 𝐼𝐷2 ∗ 𝐻 4
𝜋 ∗ 𝐼𝐷2 ∗ 2𝐼𝐷 4
𝑉=
𝜋 ∗ 𝐼𝐷3 2
3 2𝑉 𝐼𝐷 = √ 𝜋
𝐼𝐷 = 2.412 𝑚 𝐻 = 2 ∗ 𝐼𝐷 = 4.825 𝑚 Menghitung tebal dinding tangki Tekanan design (Pdesign) : 1 atm : 10m/s2
Gravitasi
Volume Cairan (Vcairan)
:𝜋 ∗ 𝐼𝐷2 ∗ ℎ𝑐𝑎𝑖𝑟𝑎𝑛 ∗ 1/4
18.83457312 =: 𝜋 ∗ 2.4122 ∗ ℎ𝑐𝑎𝑖𝑟𝑎𝑛 ∗ 1/4 hcairan = 4.122 m Phidrostatik=hcairan*𝜌cairan*g =4.122*1061,8770*10 = 43770.56994 N/m2 Pdesign
=1.2*(Poperasi+Phidrostatik) =1.2*(1atm+0.431981938712065atm) =1.718378326454478 atm
=25.253199863144189408 psi
Tebal dinding tangki 𝑡=
(𝑃 ∗ 𝑟𝑖) +𝐶 (𝑓 ∗ 𝐸) − (0.6 ∗ 𝑃) (Eq,14-34,Brownell and Young)
Dimana: t= tebal Dinding P= tekanan design ri=radius tangki, ID/2=94.96063 in/ 2=47.4 in f= tegangan yang diijinkan 16250 psi (Brownell and Young,page 342) E=welded joint efficiency 0,8 (Brownell and Young Tabel 13.2 page 254) C=factor korosi: 0.0125 in/tahun(Peters, ed 3, page 792) diperkirakan umur alat 10 tahun jadi C=0.125 𝑡=
(25.253 ∗ 47.4) + 0.125 (16250 ∗ .8) − (.6 ∗ 25.253)
𝑡 = .217 in Diambil tebal standar 7/16 in (.4375 in) (Brownell and Young,page 350) Penentuan Diameter tangki sesungguhnya Dluar tangki=OD=IDawal+(2*t) = 94.96063 +(2*. 217)= 95.39463 in
Dari table 5.7 (Brownell & Young, hal 91) diambil diameter luar standar untuk tangki : OD = 120 Karena tebal tangki yang diambil 7/16 in (0,4375 in) maka diameter dalam tangki sesungguhnya menjadi : Di = OD – (2 x t) = 120 – (2 x 0,4375) = 119.125 in
Perhitungan Ukuran Bottom Tebal Bottom
Dari Brownell & Young Tabel 5.7, hal.91 untuk OD = 120 in dan tebal shell 7/16, diperoleh 1
Icr= 7 4
𝑟 = 114 Sehingga:
1
Icr/r=7 4 /114=0.0635 Icr/r > 6 % sehingga memenuhi untuk torispherical bottom (Brownell & young, hlm. 88), maka dapat digunakan persamaan : 𝑟 0.5 ) ) 𝑖𝑐𝑟
𝑊 = 0.25 (3 + (
0.5
114 0.25 (3 + ( ) 1 74
)
= 1.74 (Brownell & Young, Pers. 7.76, hlm.138) Sehingga 𝑡ℎ =
(𝑃 ∗ 𝑟𝑐 ∗ 𝑊) +𝐶 (2 ∗ 𝑓 ∗ 𝐸) − (0.2 ∗ 𝑃)
(Brownell & Young ,Pers. 7.77, hlm. 138)
dimana : th = tebal penutup (bottom), in W = Faktor intensifikasi stress untuk torispherical bottom P = tekanan desain = 25.253 psi rc = knuckle radius = 144 in f = tegangan yang diijinkan (maximum allowable stresses) = 16250 psi (Brownell & young, hlm. 342) E = welded joint efficiency, efisiensi sambungan = 0,80 ( Brownell & Young, Tabel, 13.2 hlm.254)
C = faktor korosi : 0,0125 in/tahun (Peters, ed. 3, hlm 792). Diperkirakan umur alat 10 tahun sehingga C = 0,125
𝑡ℎ =
(25.253 ∗ 144 ∗ 1.74) + 0.125 (2 ∗ 16250 ∗ 0.8) − (0.2 ∗ 25.253)
= 0.3684
Tinggi Bottom Untuk th = 7/16 in `maka sf = 1,5 – 3,5 in (Brownell & Young tabel 5.6 hlm. 88) Diambil sf = 2 in
Berdasarkan gambar 5.8 hlm. 87 (Brownell & Young) untuk penutup kolom Torishperical Bottom ,maka : a = Di/2 = 119.125 in / 2 = 59.5625 in AB = (Di/2) – icr = (59.5625– 7.25) = 52.3125 in b=114-121.8=22.2 in
Tinggi penutup tangki (OA) OA=b+sf+th =22.2+2+0.3684
Perhitungan Tinggi total tangki HT = H + 2(OA) = 7,6768 m + 2(0,7711) m = 8,4479 meter
Volume Bottom Bagian Lengkung Torispherical Bottom (Vh') 𝑉ℎ′ = 0,000049 𝑥 𝐼𝐷 3 (Pers. 5,11 Brownell & Young, page.88)
𝑉ℎ′ = 0,000049 𝑥 𝐼𝐷 3 = 0,000049 *119.125 =82.833272798828125 = 143135.89 in3
Bagian Straight Flange (Vsf) Volume torispherical bottom bagian straight flange (Vsf) dihitung sebagai bentuk suatu silinder dengan ketinggian (H) = sf 𝑉𝑠𝑓 = 1/4 𝑥 𝜋 𝑥 𝐼𝐷2 𝑥 𝑠𝑓 𝑉𝑠𝑓 = 1/4 𝑥 𝜋 𝑥 (119.125 )^2 𝑥 2 𝑖𝑛 𝑉𝑠𝑓 = 22290.8 𝑖𝑛^3 = 0.3652 𝑚^3 Volume total bottom (Vb) 𝑉𝑏 = 𝑉ℎ′ + 𝑉𝑠𝑓 Vb = 143135.89 in3 + 22290.8 in3 Vb = 165426.7 in3 = 2.7108 m3
Perancangan Pengaduk
Desain = Pengaduk dilengkapi dengan 4 buah baffle Berdasarkan buku Chemical Reactors ( Pierre Trambouze hlm . 557) untuk pemilihan pengaduk diketahui bahwa : Pengaduk cairan-cairan sangat dianjurkan penggunaan tipe turbin viskositas antara 0,1 – 10 cp Oleh karena itu digunakan pengaduk tipe turbin dengan Impeller 6 curved blades
Rancangan pengadukan ini didasarkan pada tipe impeller turbin dengan 6 curved blades, menggunakan 4 buah baffle seperti kurva 3 pada figure 477 Brown hlm 507. Berdasarkan similaritas geometris diambil nilai : 2. Rasio Diameter tangki dan diameter impeller : Dt/Dim= 3 Dt = diameter dalam tangki= 119.125 in = 3.025 m Dim = diameter impeller = Dt/3 = 167,1250 /3 = 39.7 in = 1.00838 m 3. Rasio tebal blades dan diameter impeller : tebal blade/ Di = 0,2 Tebal blade = 0,2 x 1.00838 m = 0.201676 m 3. Rasio lebar baffle dan diameter impeller : W/Di = 0,1 Lebar Baffle (W) 0.1*Di = 0,1 x 1.00838 = 0.100838 m 4. Offset bottom (Tinggi sekat dari dasar reaktor) Offset bottom = Di / 2=1.00838 /2 = 0.50419 m (Wallas, hlm.288) *Offset top (Tinggi sekat dari permukaan cairan) 5. Offset top = W/ 6 = 0.3025 /6 = 0,05 m (Wallas, hlm. 288) Rasio tinggi impeller dari dasar reaktor dan diameter impeller : Zi/Di =1 Zi = Di = 0.100838 m
Perhitungan Jumlah Impeller
a. tinggi cairan di reaktor Cairan menempati bagian bawah reaktor berbentuk torisperical dan di shell berbentuk silinder. . 𝑉 𝑐𝑎𝑖𝑟𝑎𝑛 = 𝑉𝑜𝑙. 𝑐𝑎𝑖𝑟𝑎𝑛 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑠𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑒𝑟 + 𝑣𝑜𝑙. 𝑐𝑎𝑖𝑟𝑎𝑛 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑏𝑎𝑔𝑖𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑤𝑎ℎ Volume bagian torisperical = 2.7108 m 3 Volume cairan = 105,6988 m 3 Sehingga volume di silinder = 105,6988 m 3 - 7,19545 m 3 = 98,5033 m 3 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑐𝑎𝑖𝑟𝑎𝑛 = 1/4 𝑥 𝜋 𝑥 𝐷𝑡 2 𝑥 ℎ 98,5033 m3 = 1/4 x π x (4,2450) 2 x h h = 6,9636 m b. Jumlah Impeller Berdasarkan similaritas geometris, rasio tinggi cairan dan diameter tangki ZL/Dt = 7,2841 m/ 4,2450 m = 1,72 Untuk cairan dengan viskositas jarak impeller Jarak antara pengaduk 1 dengan pengaduk 2 adalah : ∆H = ZL / 2 = 7,8288 /2 = 3,9144 m Jarak pengaduk 2 dari dasar reaktor adalah : H2 =Zi + ∆H = 1,4150 + 3,9144 = 5,3294 m
Kecepatan Pengaduk 𝑁𝑅𝑒 = ( 𝜌 𝑥 𝑛 𝑥 𝐷𝑖^2 ) / 𝜇 n= Kecepatan pengadukan Di = Diameter impeller (pengaduk) = 1.00838m=3.308333333 feet
ρ = Densitas campuran = 1.608,3 kg/m3 = 100,4022 lbm/ft3 μ = Viscositas campuran = 0,7179 cp = 0,0005 lb/ft.s 𝑁𝑅𝑒 = 2.19 ∗ 10^6*n Kecepatan(rps) 0.8 0.83 0.81
Didapat n = 0.8 rps
Nre 1.75 ∗ 10^6 1.76 ∗ 10^6 1.75 ∗ 10^6
Np grafik 2.7 2.72 2.7
1. Tangki Pengenceran
Tujuan : Mengencerkan glukosa pada molase hingga 12% Bentuk : Tangki Silinder Tegak dengan bottom semi-spherical
Direncanakan faktor keamanan tangki 20 %.
Data:
Tekanan : Suhu : Laju Alir : Bahan kontruksi: Massa Jenis :
1 atm 30c 20000 Kg/hari Stainless steal SA-240 Grade A 1061,8770 Kg/m3
Menghitung Kapasitasi Tangki
Volume molase (Vm) 𝑉𝑚 =
𝐿𝑎𝑗𝑢 𝐴𝑙𝑖𝑟 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐽𝑒𝑛𝑖𝑠
20000 1061,8770 = 18.83457312 m3/hari
Volume Total(Vt)
Vt=Vm*1,2= 22.60148774 Menghitung Diameter Tangki dan Tinggi Tangki Ditentukan:H/ID,=2- H=2ID 𝑉= 𝑉=
𝜋 ∗ 𝐼𝐷2 ∗ 𝐻 4
𝜋 ∗ 𝐼𝐷2 ∗ 2𝐼𝐷 4
𝑉=
𝜋 ∗ 𝐼𝐷3 2
3 2𝑉 𝐼𝐷 = √ 𝜋
𝐼𝐷 = 2.412 𝑚 𝐻 = 2 ∗ 𝐼𝐷 = 4.825 𝑚 Menghitung tebal dinding tangki Tekanan design (Pdesign) : 1 atm : 10m/s2
Gravitasi
Volume Cairan (Vcairan)
:𝜋 ∗ 𝐼𝐷2 ∗ ℎ𝑐𝑎𝑖𝑟𝑎𝑛 ∗ 1/4
18.83457312 =: 𝜋 ∗ 2.4122 ∗ ℎ𝑐𝑎𝑖𝑟𝑎𝑛 ∗ 1/4 hcairan = 4.122 m Phidrostatik=hcairan*𝜌cairan*g =4.122*1061,8770*10 = 43770.56994 N/m2 Pdesign
=1.2*(Poperasi+Phidrostatik) =1.2*(1atm+0.431981938712065atm) =1.718378326454478 atm
=25.253199863144189408 psi
Tebal dinding tangki 𝑡=
(𝑃 ∗ 𝑟𝑖) +𝐶 (𝑓 ∗ 𝐸) − (0.6 ∗ 𝑃) (Eq,14-34,Brownell and Young)
Dimana: t= tebal Dinding P= tekanan design ri=radius tangki, ID/2=94.96063 in/ 2=47.4 in f= tegangan yang diijinkan 16250 psi (Brownell and Young,page 342) E=welded joint efficiency 0,8 (Brownell and Young Tabel 13.2 page 254) C=factor korosi: 0.0125 in/tahun(Peters, ed 3, page 792) diperkirakan umur alat 10 tahun jadi C=0.125 𝑡=
(25.253 ∗ 47.4) + 0.125 (16250 ∗ .8) − (.6 ∗ 25.253)
𝑡 = .217 in Diambil tebal standar 7/16 in (.4375 in) (Brownell and Young,page 350) Penentuan Diameter tangki sesungguhnya Dluar tangki=OD=IDawal+(2*t) = 94.96063 +(2*. 217)= 95.39463 in
Dari table 5.7 (Brownell & Young, hal 91) diambil diameter luar standar untuk tangki : OD = 120 Karena tebal tangki yang diambil 7/16 in (0,4375 in) maka diameter dalam tangki sesungguhnya menjadi : Di = OD – (2 x t) = 120 – (2 x 0,4375) = 119.125 in
Perhitungan Ukuran Bottom Tebal Bottom
Dari Brownell & Young Tabel 5.7, hal.91 untuk OD = 120 in dan tebal shell 7/16, diperoleh 1
Icr= 7 4
𝑟 = 114 Sehingga:
1
Icr/r=7 4 /114=0.0635 Icr/r > 6 % sehingga memenuhi untuk torispherical bottom (Brownell & young, hlm. 88), maka dapat digunakan persamaan : 𝑟 0.5 ) ) 𝑖𝑐𝑟
𝑊 = 0.25 (3 + (
0.5
114 0.25 (3 + ( ) 1 74
)
= 1.74 (Brownell & Young, Pers. 7.76, hlm.138) Sehingga 𝑡ℎ =
(𝑃 ∗ 𝑟𝑐 ∗ 𝑊) +𝐶 (2 ∗ 𝑓 ∗ 𝐸) − (0.2 ∗ 𝑃)
(Brownell & Young ,Pers. 7.77, hlm. 138)
dimana : th = tebal penutup (bottom), in W = Faktor intensifikasi stress untuk torispherical bottom P = tekanan desain = 25.253 psi rc = knuckle radius = 144 in f = tegangan yang diijinkan (maximum allowable stresses) = 16250 psi (Brownell & young, hlm. 342) E = welded joint efficiency, efisiensi sambungan = 0,80 ( Brownell & Young, Tabel, 13.2 hlm.254)
C = faktor korosi : 0,0125 in/tahun (Peters, ed. 3, hlm 792). Diperkirakan umur alat 10 tahun sehingga C = 0,125
𝑡ℎ =
(25.253 ∗ 144 ∗ 1.74) + 0.125 (2 ∗ 16250 ∗ 0.8) − (0.2 ∗ 25.253)
= 0.3684
Tinggi Bottom Untuk th = 7/16 in `maka sf = 1,5 – 3,5 in (Brownell & Young tabel 5.6 hlm. 88) Diambil sf = 2 in
Berdasarkan gambar 5.8 hlm. 87 (Brownell & Young) untuk penutup kolom Torishperical Bottom ,maka : a = Di/2 = 119.125 in / 2 = 59.5625 in AB = (Di/2) – icr = (59.5625– 7.25) = 52.3125 in b=114-121.8=22.2 in
Tinggi penutup tangki (OA) OA=b+sf+th =22.2+2+0.3684
Perhitungan Tinggi total tangki HT = H + 2(OA) = 7,6768 m + 2(0,7711) m = 8,4479 meter
Volume Bottom Bagian Lengkung Torispherical Bottom (Vh') 𝑉ℎ′ = 0,000049 𝑥 𝐼𝐷 3 (Pers. 5,11 Brownell & Young, page.88)
𝑉ℎ′ = 0,000049 𝑥 𝐼𝐷 3 = 0,000049 *119.125 =82.833272798828125 = 143135.89 in3
Bagian Straight Flange (Vsf) Volume torispherical bottom bagian straight flange (Vsf) dihitung sebagai bentuk suatu silinder dengan ketinggian (H) = sf 𝑉𝑠𝑓 = 1/4 𝑥 𝜋 𝑥 𝐼𝐷2 𝑥 𝑠𝑓 𝑉𝑠𝑓 = 1/4 𝑥 𝜋 𝑥 (119.125 )^2 𝑥 2 𝑖𝑛 𝑉𝑠𝑓 = 22290.8 𝑖𝑛^3 = 0.3652 𝑚^3 Volume total bottom (Vb) 𝑉𝑏 = 𝑉ℎ′ + 𝑉𝑠𝑓 Vb = 143135.89 in3 + 22290.8 in3 Vb = 165426.7 in3 = 2.7108 m3
Perancangan Pengaduk
Desain = Pengaduk dilengkapi dengan 4 buah baffle Berdasarkan buku Chemical Reactors ( Pierre Trambouze hlm . 557) untuk pemilihan pengaduk diketahui bahwa : Pengaduk cairan-cairan sangat dianjurkan penggunaan tipe turbin viskositas antara 0,1 – 10 cp Oleh karena itu digunakan pengaduk tipe turbin dengan Impeller 6 curved blades
Rancangan pengadukan ini didasarkan pada tipe impeller turbin dengan 6 curved blades, menggunakan 4 buah baffle seperti kurva 3 pada figure 477 Brown hlm 507. Berdasarkan similaritas geometris diambil nilai : 2. Rasio Diameter tangki dan diameter impeller : Dt/Dim= 3 Dt = diameter dalam tangki= 119.125 in = 3.025 m Dim = diameter impeller = Dt/3 = 167,1250 /3 = 39.7 in = 1.00838 m 3. Rasio tebal blades dan diameter impeller : tebal blade/ Di = 0,2 Tebal blade = 0,2 x 1.00838 m = 0.201676 m 3. Rasio lebar baffle dan diameter impeller : W/Di = 0,1 Lebar Baffle (W) 0.1*Di = 0,1 x 1.00838 = 0.100838 m 4. Offset bottom (Tinggi sekat dari dasar reaktor) Offset bottom = Di / 2=1.00838 /2 = 0.50419 m (Wallas, hlm.288) *Offset top (Tinggi sekat dari permukaan cairan) 5. Offset top = W/ 6 = 0.3025 /6 = 0,05 m (Wallas, hlm. 288) Rasio tinggi impeller dari dasar reaktor dan diameter impeller : Zi/Di =1 Zi = Di = 0.100838 m
Perhitungan Jumlah Impeller
a. tinggi cairan di reaktor Cairan menempati bagian bawah reaktor berbentuk torisperical dan di shell berbentuk silinder. . 𝑉 𝑐𝑎𝑖𝑟𝑎𝑛 = 𝑉𝑜𝑙. 𝑐𝑎𝑖𝑟𝑎𝑛 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑠𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑒𝑟 + 𝑣𝑜𝑙. 𝑐𝑎𝑖𝑟𝑎𝑛 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑏𝑎𝑔𝑖𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑤𝑎ℎ Volume bagian torisperical = 2.7108 m 3 Volume cairan = 105,6988 m 3 Sehingga volume di silinder = 105,6988 m 3 - 7,19545 m 3 = 98,5033 m 3 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑐𝑎𝑖𝑟𝑎𝑛 = 1/4 𝑥 𝜋 𝑥 𝐷𝑡 2 𝑥 ℎ 98,5033 m3 = 1/4 x π x (4,2450) 2 x h h = 6,9636 m b. Jumlah Impeller Berdasarkan similaritas geometris, rasio tinggi cairan dan diameter tangki ZL/Dt = 7,2841 m/ 4,2450 m = 1,72 Untuk cairan dengan viskositas jarak impeller Jarak antara pengaduk 1 dengan pengaduk 2 adalah : ∆H = ZL / 2 = 7,8288 /2 = 3,9144 m Jarak pengaduk 2 dari dasar reaktor adalah : H2 =Zi + ∆H = 1,4150 + 3,9144 = 5,3294 m
Kecepatan Pengaduk 𝑁𝑅𝑒 = ( 𝜌 𝑥 𝑛 𝑥 𝐷𝑖^2 ) / 𝜇 n= Kecepatan pengadukan Di = Diameter impeller (pengaduk) = 1.00838m=3.308333333 feet
ρ = Densitas campuran = 1.608,3 kg/m3 = 100,4022 lbm/ft3 μ = Viscositas campuran = 0,7179 cp = 0,0005 lb/ft.s 𝑁𝑅𝑒 = 2.19 ∗ 10^6*n Kecepatan(rps) 0.8 0.83 0.81
Didapat n = 0.8 rps
Nre 1.75 ∗ 10^6 1.76 ∗ 10^6 1.75 ∗ 10^6
Np grafik 2.7 2.72 2.7
