DAFTAR LAMPIRAN
TINJAUAN PUSTAKA Minyak Akar Wang
1. Energi yang dibutuhkan untuk menguapkan air
Energi untuk mengubah air menjadi uap (steam) dapat dihitung dengan persamaan berikut :
a. Qu = Mw Cp(Tda – Tw)
b. Panas Laten uap: QS = (MS LS) + (MS Cps (Ts – Tda))
Panas yang dibutuhkan oleh boiler : QB = QU + QS atau
QB ={[(MwCp (Tda – Tw))+ (MS LS) + (MSCps (Ts – Tda)]} (6)
dimana :
Qu = energi untuk pemanasan air, kJ, kKal QS = panas latent uap, kJ, kKal
QB = panas yang dibutuhkan oleh boiler untuk menguapkan air, KJ Mw = massa air yang diuapkan, kg
MS = masa uap yang dihasilkan, kg Cp = panas jenis air, kJ/kg0C Cps = panas jenis uap, kJ/kg0C Tda = titik didih air, 0C
TS = suhu uap, 0C Tw = suhu air masuk, 0C
Ls = panas laten penguapan, kJ/kg
Panas yang dihasilkan oleh boiler tidak seluruhnya digunakan untuk penyulingan, tetapi ada sebagian panas yang hilang ke lingkungan melalui pipa uap, dinding ketel suling, tutup ketel suling, tutup bawah ketel suling dan pipa penghubung ke kondensor secara konveksi.
a. Permukaan pipa uap
Bagian permukaan pipa uap diasumsikan sebagai pipa silider horisontal dan vertikal.
Bagian pipa Vertikal
Kehilangan panas melaui pipa uap vertikal dapat dihitung menggunakan persamaan Newton sebagai berikut :
Q Lpv = h Ap (Top – T∞) (7)
Dimana :
Q Lpv = panas yang hilang melalui pipa vertikal, kJ h = koefisien konveksi udara lingkungan, W/m20C Ap = Luas permukaan luar pipa,m2
Top = suhu dinding luar pipa, 0C T∞ = suhu udara lingkungan, 0C
Nilai h dapat dicari dengan persamaan dibawah ini :
h = NuV k Lpu-1 (8) Menurut McCabe (1999), Nu pada silinder vertikal dapat dicari dengan persamaan
NuV =0.59 ( GrPr)0.25 (9) Untuk jangkauan 104< GrPr <109 atau
NuV =0.13 ( GrPr)0.333 (10) Untuk jangkauan 109< GrPr <1012
dimana :
k = Konduktivitas panas lingkungan, W/m20C Lpu = panjang pipa uap,m
Bagian Horisontal
Kehilangan energi melalui pipa uap horisontal dapat dihitung dengan persamaan Newton :
Qhpu = h Ap (Top – T) (11) dimana :
Qhpu = panas yang hilang melalui pipa uap horisontal, kJ h = koefisien konveksi udara lingkungan, W/m20C AP = Luas permukaan pipa uap horisontal, m2 Top = suhu dinding luar pipa uap, 0C
T = suhu udara lingkungan, 0C
Nilai h dapat dicari dengan persamaan dibawah ini :
h = NuD k Du-1 (12) dimana :
k = Konduktivitas panas lingkungan, W/m20C Du = Diameter luar pipa uap,m
Menurut Mc. Adam dalam Kamil dan Pawito (1983) Nu silinder horisontal Untuk 103<GrPr<109 maka :
NuH =0.53 (GrPr)0,25 (13) b. Dinding ketel suling
Bagian dinding ketel diasumsikan sebagai pipa silider vertikal yang besar. Kehilangan energi melalui dinding ketel suling dapat dihitung dengan persamaan Newton (Kamil dan Pawito, 1983) :
Q LD = h AD(Tod – T∞) (14)
dimana :
h = koefisien konveksi udara lingkungan, W/m20C AD = Luas permukaan luar dinding ketel,m2
Tod = suhu dinding luar ketel, 0C T∞ = suhu udara lingkungan, 0C
Nilai h dapat dicari dengan persamaan dibawah ini :
h =NuD k LD-1 (15) dimana :
k = Konduktivitas panas lingkungan, W/m20C LD = tinggi dinding ketel suling,m
Menurut McCabe (1999), Nu pada silinder vertikal dapat dicari dengan persamaan 9 dan 10 :
c. Tutup ketel suling
Tutup ketel dapat diasumsikan sebagai plat horizontal yang sedang dipanaskan dari bawah. Kehilangan energi melalui tutup ketel suling dapat dihitung dengan persamaan Newton :
QLT = h AT (Tot- T∞) (16)
dimana :
QLT = Panas yang hilang melalui bagian horizontal tutup ketel suling, KJ h = koefisien konveksi udara lingkungan, W/m20C
AT = Luas permukaan luar tutup ketel,m2 Tot = suhu tutup ketel, 0C
T∞ = suhu udara lingkungan, 0C
Nilai h dapat dicari dengan persamaan dibawah ini :
h = NuT k Dt-1 (17) dimana :
k = Konduktivitas panas lingkungan, W/m20C Dt = diameter tutup ketel suling,m
Menurut McCabe (1999), Nu pada plat horisontal yang dipanaskan dari bawah dapat dicari dengan persamaan :
NuB =0.27 ( GrPr)0.25 (18) Untuk 105< GrPr <109 atau
d. Dasar ketel suling
Bagian dasar ketel dapat diasumsikan sebagai plat horizontal yang sedang dipanaskan dari atas. Kehilangan energi melalui dasar ketel suling dapat dihitung dengan persamaan Newton (Kamil dan Pawito, 1983) :
Q LB = h AB (Tob – T∞) (19)
dimana :
Q LB = Panas yang hilang melalui dasar ketel suling, kJ H = koefisien konveksi udara lingkungan, W/m20C AB = Luas permukaan luar dasar ketel,m2
Tob = suhu luar dasar ketel, 0C T∞ = suhu udara lingkungan, 0C
Nilai h dapat dicari dengan persamaan dibawah ini :
h = Nut k DB-1 (20)
dimana :
k = Konduktivitas panas lingkungan, W/m20C DB = diameter dasar ketel suling,m
Menurut McCabe (1999), Nu pada plat horisontal dapat dicari dengan persamaan : NuB =0.54 ( GrPr)0.25 (21) Untuk 3x105< GrPr <3x1010
NuB =0.14 ( GrPr)0.333 (22) Untuk 2x107< GrPr <3x1012
Total panas yang hilang adalah : QL total = QLP +QLD + QLT + QLB 2. Energi yang dimanfaatkan oleh ketel suling :
Energi masuk ke ketel = QB
Energi yang dimanfaatkan ketel untuk mengekstrak minyak dapat dihitung dengan persamaan :
QD = (Mad hg) (23) dimana:
QD = panas yang dimanfaatkan oleh ketel, kJ Mad = massa air distilat, kg
hg = entalpi uap air, kJ/kg
Efisiensi ketel suling: (24)
3. Kondesor
%
100
Q
Q
D
B Dη
=
×
a. Pipa penghubung ketel suling dengan kondesor. Bagian pipa Vertikal
Kehilangan energi melalui pipa vertikal penghubung ketel suling dengan kondesor dapat dihitung dengan persamaan Newton (Kamil dan Pawito, 1983) :
Qv = h Ah(Toh– T∞) (25)
dimana :
Qv = Panas yang hilang melalui pipa penghubung, kJ h = koefisien konveksi udara lingkungan, W/m20C Ah = Luas permukaan pipa penghubung vertikal,m2 Toh = suhu dinding luar pipa penghubung, 0C T∞ = suhu udara lingkungan, 0C
Nilai h dapat dicari dengan persamaan dibawah ini :
h = Nuh k Lop-1 (26) dimana :
k = Konduktivitas panas lingkungan, W/m20C Lop = panjang (tinggi) pipa penghubung,m
Menurut McCabe (1999), Nu pada silinder vertkal dapat dicari dengan persamaan 9 dan 10 :
Bagian horisontal
Kehilangan energi melalui pipa horisontal penghubung ketel suling dengan kondesor dapat dihitung dengan persamaan Newton :
Qh = h Ap (Top – T) (27) dimana :
Qh = Panas yang hilang melalui pipa penghubung, kJ h = koefisien konveksi udara lingkungan, W/m20C AP = Luas permukaan pipa penghubung horisontal, m2 Top = suhu dinding luar pipa penghubung, 0C
T = suhu udara lingkungan, 0C
Nilai h dapat dicari dengan persamaan dibawah ini :
h = NuD k Dop-1 (28) dimana :
k = Konduktivitas panas lingkungan, W/m20C Dop = diameter luar pipa,m
Menurut McCabe (1999), Nu pada pipa penghubung ketel-kondensor horisontal dapat dicari dengan persamaan (13):
Efisiensi Kondensor
Efisiensi kondensor dapat dihitung dengan menggunakan perhitungan sebagai berikut :
(29)
Energi yang diserap air pendingin adalah :
QL = Ma Cp (Tk – Tm) (30)
dimana :
QL = energi yang diterima air pendingin, kJ Ma = massa air pendingin,kg
Cp = kalor jenis air, (4190 J/kg0C
Tm = suhu air pendingin masuk kondensor, 0C Tk = suhu air pendingin keluar kondensor, 0C