• Tidak ada hasil yang ditemukan

L2.2 PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN L2.2.1 Peralatan Pre-Treatment

DAFTAR PUSTAKA

L2.2 PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN L2.2.1 Peralatan Pre-Treatment

L2.2.1.1 Tangki Pemasak Awal

Fungsi : Untuk pemasakan awal kulit durian sehingga menjadi lebih lunak dan mudah untuk dihaluskan

Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan : Carbon steel SA-285 Grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur (T) = 100oC Tekanan (P) = 1 atm a. Volume Tangki

Diinginkan membuat tangki pemasak awal dengan kapasitas proses 100 liter = 100 dm3

Faktor kelonggaran = 20% [50]

Volume tangki, VT = (1+0,2) × 100 dm3 = 1,2 × 100 dm3 = 120 dm3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2 Volume silinder (Vs) = π/4.Dt2.Hs

Vs = 3

8π��3

Tinggi head (Hh) = ¼ × D, dimana D = Dt [45] Volume tutup (Vh) = 0,1309 D3 VT = Vs + Vh = (3π/8. Dt 3 ) + (0,1309.D3) = (1,1775. Dt 3) × (0,1309. Dt 3) VT = 1,3084 × Dt 3 Diameter tangki, Dt = � Vt 1,3084 3 = � 120 1,3084 3 = 4,510 dm = 45,10 cm = 17,756 in Diameter tutup, D = Dt = 4,510 dm = 45,10 cm = 17,756 in Tinggi silinder, Hs = 3/2 × D = 3/2 × 4,510 dm = 6,765 dm = 67,65 cm = 26,634 in

Tinggi tutup, Hh = 1/4 × D = 1/4 × 4,510 dm = 1,128 dm = 11,28 cm = 4,438 in

Tinggi tangki, HT = Hs + 2.Hh = 9,021 dm = 90,21 cm = 35,516 in

b. Tekanan Desain

Tinggi cairan dalam tangki =volumebahanvolumedalamtangkitangkixtinggitangki

= 100 × 9,021

120

= 7,518 dm = 0,7518 m

Tekanan hidrostatis = Densitas bahan× g × tinggi cairan dalam tangki = 995,68 × 9,8 ×x 0,7518

= 7335,812 Pa = 1,064 psia

Tekanan operasi = 1 atm = 14,696 psia Faktor keamanan tekanan = 20%

Maka, Pdesain = (1+0,2) × (1,064 + 14,696) = 18,912 psia

c. Tebal Dinding Tangki (Bagian Silinder) S = allowable stress = 13700 psia [51] E = joint efficiency = 0,85 [51]

C = faktor korosi = 0,01 in/tahun [51] n = umur tangki = 10 tahun

Tebal shell tangki:

t = PD

SE-0,6P + nC

t = 18,912 psia x 17,756 in

13700.0,85-0,6.18,912 + 10 tahun × 0,01 in/tahun t = 0,128 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,128 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in [46]

d. Tebal Dinding Head (Tutup Tangki)

S = allowable stress = 13700 psia [51] E = joint efficiency = 0,85 [51]

C = faktor korosi = 0,01 in/tahun [51] n = umur tangki = 10 tahun

Tebal shell tangki:

t = PD

2SE-0,2P + nC

t = 18,912 psia × 17,756 in

2.13700.0,85 - 0,2.18,912 psia)+ 10 tahun × 0,01 in/tahun t = 0,114 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,114 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/8 in [46]

L2.2.1.2 Perhitungan Daya Crusher

Fungsi : Mengecilkan ukuran dan menghaluskan kulit durian Jenis : Rotary knife

Bahan konstruksi : Baja karbon Jumlah : 1 unit

Asumsi diameter awal bahan baku (kulit durian yang dipotong) = 30000 µm Diameter akhir = 2000 πm

Dari tabel 12.2 Walas [43] diperoleh Wi untuk semua material = 13,81 Dari persamaan W =10.Wi.( 1

√�−

1

√��)

Dimana:

d = diameter akhir umpan di = diameter awal umpan Wi = tegangan material Maka, W=10.Wi.( 1

√2000−

1

L2.2.1.3 Tangki Bertekanan (Tangki Hidrolisis)

Fungsi : sebagai wadah untuk berlangsungnya proses liquid hot water atau proses hidrolisis berlangsung

Jumlah : 1 unit

Bahan : Carbon steel SA 283 Grade C

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal Kondisi operasi : P = 304,05 kPa

T = 107oC a. Volume Tangki

Diinginkan membuat tangki bertekanan (tangki hidrolisis) dengan kapasitas proses 100 liter = 100 dm3

Faktor kelonggaran = 20% [50]

Volume tangki, VT = (1+0,2) × 100 dm3 = 1,2 × 100 dm3 = 120 dm3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2 Volume silinder (Vs) = π/4.Dt2.Hs

Vs = 3

8π��3

Tinggi head (Hh) = 1/4 × D, dimana D = Dt [45] Volume tutup (Vh) = 0,1309 D3 VT = Vs + Vh = (3π/8. Dt 3 )+ (0,1309.D3) = (1,1775. Dt 3) × (0,1309. Dt 3) VT = 1,3084 × Dt 3 Diameter tangki, Dt = � Vt 1,3084 3 = � 120 1,3084 3 = 4,510 dm = 45,10 cm = 17,756 in Diameter tutup, D = Dt = 4,510 dm = 45,10 cm = 17,756 in Tinggi silinder, Hs = 3/2 × D = 3/2 × 4,510 dm = 6,765 dm = 67,65 cm = 26,634 in Tinggi tutup, Hh = 1/4 × D = 1/4 × 4,510 dm = 1,128 dm = 11,28 cm = 4,438 in

Tinggi tangki, HT = Hs + 2.Hh = 9,021 dm = 90,21 cm = 35,516 in

b. Tekanan Desain

Tinggi cairan dalam tangki =volumebahandalamtangkixtinggitangki

volumetangki

= 100 × 9,021

120

= 7,518 dm = 0,7518 m

Tekanan hidrostatis = Densitas bahan x g x tinggi cairan dalam tangki = 995,68 × 9,8 × 0,7518

= 7335,812 Pa = 1,064 psia

Tekanan operasi = 304,05 kPa = 44,099 psia Faktor keamanan tekanan = 20%

Maka, Pdesain = (1+0,2) × (1,064 + 44,099) = 54,196 psia

c. Tebal Dinding Tangki (Bagian Silinder) S = allowable stress = 12650 psia [51] E = joint efficiency = 0,85 [51]

C = faktor korosi = 0,01 in/tahun [51] n = umur tangki = 10 tahun

Tebal shell tangki:

t = PD

(SE-0,6P) + nC

t = 54,196 psia x 17,756 in

(12650 psia x 0,85 - 0,6 x 54,196 psia)+ 10 tahun x 0,01 in/tahun t = 0,186 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,186 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in [46]

d. Tebal Dinding Head (Tutup Tangki)

S = allowable stress = 12650 psia [51] E = joint efficiency = 0,85 [51]

C = faktor korosi = 0,01 in/tahun [51] n = umur tangki = 10 tahun

Tebal shell tangki:

t = PD

2SE-0,2P) + nC

t = 54,196 psia × 17,756 in

2.12650.0,85 - 0,2.54,196+ 10 tahun × 0,01 in/tahun t = 0,144 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,144 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in [46]

L2.2.2 Fermentor

Fungsi : sebagai wadah berlangsungnya fermentasi proses perubahan glukosa menjadi etanol

Jumlah : 1 unit

Bentuk : Tangki silinder Kondisi proses : T = 27-30oC

Tangki Fermentor

Spesifikasi fermentor disesuaikan dengan standar spesifikasi dari fermentor [45]: H/ Dt = 2

Volume kerja maksimum = 75-80%, minimum = 20% V = π/4.Dt2 .H Keterangan: V = Volume fermentor H = Tinggi fermentor Dt = Diameter fermentor

Diinginkan kapasitas proses 100 liter. Apabila dianggap volume kerja maksimum tangki fermentor 100 liter. Maka volume tangki yang akan dibangun: VT = 100 liter/0,8 = 125 liter

Maka, dengan standar H/Dt = 2 V = π/4.Dt2

Dt = 3���π = 43 cm H = 2.Dt = 86 cm

Pengaduk

Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut [39]: Da : Dt = 0,6-0,8

W : Da = 1/6 – 1/10 C : Da = 1: 3

Pengaduk yang telah dirancang mempunyai spesifikasi: Da = Diameter impeller = 30 cm

W = Lebar impeller = 3 cm

C = Jarak pengaduk dari dasar tangki = 10 cm Dt = Diameter tangki = 43 cm

Maka,

Da : Dt = 30/43 = 0,71 (Telah sesuai standar) W : Da = 3 : 30 = 1/10 (Telah sesuai standar) C : Da = 1: 3  C = Da/3 = 30/3 = 10 cm

Perhitungan Daya Motor pada Tangki Fermentor Jenis : Agitator paddle (2 bilah)

Jumlah : 2

Kecepatan putaran : 155 rpm Efisiensi motor : 80%

Dengan spesifikasi pengaduk yang sudah di rancang, sehingga dapat dihitung daya motor yang dibutuhkan:

Viskositas = 3,468 cP = 3,468.10-3 kg/m.s Densitas = 1013,6 kg/m3

Bilangan Reynold (NRe) NRe = � × ��2 × ρ

µ =

2,58 × (0,30�)2 × 1013,6

3,468.10−3 = 67865,61

Jadi, NRe = 67865,61, maka aliran termasuk aliran transisi, karena berada di rentang NRe aliran transisi yaitu 10 dan 104.

Dari gambar 3.4.4 Geankoplis Hal 145 [39] diperoleh bahwa pada NRe = 67865,61, nilai Np = 4. Maka, Np = ρ � .�3.��5= � 1013,6.2,53.0,145 P = 3,407 J/s = 3,407 W = 0,0034 kW = 0,0046 hp Daya motor (Pm) = P/0,8 = 0,0046/0,8 = 0,0057 hp Maka dipakai motor dengan daya 1/8 hp

L2.2.3 Tangki Distilasi

Telah dirancang tangki distilasi dengan spesifikasi yang diperlihatkan pada tabel L2.1

Tabel L2.1 Spesifikasi Tangki Distilasi

Dimensi Besaran • Tinggi tangki • Diameter tangki • Tinggi kerucut 54 cm 48 cm 9 cm

Perhitungan tangki distilasi dan tutup mengikuti standar [45]: Hh = ��−� 2 �×���θ Vs = π/4.Dt2 .Hs Dt = Dh HT = Hs + Hh

Perhitungan volume tangki distilasi: Volume tangki = π/4.Dt2 .Hs = π/4 × (48)2 × 54 = 97666,56 cm3 = 97,66656 dm3 = 97,66656 liter

Jadi, volume tangki distilasi adalah lebih kurang 100 liter. Hasil rancangan yang telah dibuat telah sesuai dengan kapasitas proses yang diinginkan. Sehingga rancangan ini dapat diterima.

Tutup tangki distilasi di desain dengan bentuk conical, dengan θ = 45o

dengan persamaan [46]:

Hh = ��−�

2 �×���θ = 0,5 (48−0) × tan 45�

= 24 cm

Jadi, tinggi tutup (Hh) = 24 cm HT = Hs + Hh = 54 + 24 = 78 cm

Maka, tinggi tangki keseluruhan adalah 78 cm

L2.2.4 Tangki Air Pendingin

Telah dirancang tangki air pendingin dengan spesifikasi yang ditampilkan pada tabel L2.2

Tabel L2.2 Spesifikasi Tangki Air Pendingin

Dimensi Besaran Tangki • Tinggi tangki • Diameter tangki 66 cm 37 cm

Perhitungan volume tangki air pendingin: Volume tangki = πr2

t

= 3,14 × (18,5)2 × 66 = 70927,89 cm3

= 70,92789 dm3 = 70,92789 liter Jadi, volume tangki air pendingin adalah ± 70 liter.

LAMPIRAN 3

DOKUMENTASI

Dokumen terkait