LAMPIRAN A NERACA MASSA
Kapasitas Produksi : 1.500 ton/tahun Operasi Pabrik : 300 hari/tahun Basis Produksi : 1 Kulit Buah kakao
Produk Utama : Tanin (C76H52O46)
Produksi Tanin =
ton 1
kg 1000 x 24jam
hari 1 x hari 300
tahun 1 x tahun
ton 1.500
= 1023,7kg/jam
1. Hammer Crusher
2.Ball Mill
F2 tanin = F3 tanin F3 impuritis = F3 impuritis
C-101 F1
Tanin Impuritis
F2 Tanin Impuritis
F2 Tanin Impuritis
3. Tangki Ekstraksi
Komposisi kulit kakao : Tanin = 20% Impuritis = 75%
Air = 5%
F3 = 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 F5Impuritis = 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 Neraca massa total : F5= F3 + F4
F5 = 1023,7 + 3071,10 TE-101 F3
Tanin Impuritis
Air
F4 Etanol
Air
F5 Tanin Impuritis
= 4094,80 kg/jam Tabel LA.1 Neraca massa pada ekstraksi
Komponen Masuk (Kg/Jam)
Keluar (Kg/jam)
Alur 3 Alur 4 Alur 5
Tanin 204,70 — 204,70
Impuritis 767,80 — 767,80
Etanol — 2948,30 2948,30
Air 51,20 122,8 174,0
Subtotal 1023,7 3071,10 4094,80
Total 4094,80 4094,80
4.Filter Press
Komposisi pada alur F5:
F5Tanin = 0,20 x 1023,7 = 204,70 kg/jam F5Impuritis = 0,75 x 971,30 = 767,80 kg/jam F5Etanol = 0,96 x 2913,90 = 2948,30 kg/jam F5Air = F3 Air + F4 air = 174,0 kg/jam Komposisi pada alur F6:
Asumsi 1% dari ekstrak terikut ke impuritis.
F6Impuritis = 767,80 + (0,1 x 3293,8) = 801,0 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 F5
Tanin Impuritis
Etanol Air
F7 Tanin Etanol
Air
= 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
Neraca Massa Total = F7 = F8
Tabel. LA-3 Neraca Massa pada tangki Pengendapan (TP-01)
Komponen Masuk (Kg/Jam)
Keluar (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
F7 Tanin Etanol
Air
F8 Tanin Etanol
6.Evaporator
Asumsi efisiensi alat 96 %. 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 F14Air = (0,04 x 172,3) = 6,89 kg/jam Komposisi pada alur F9:
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
F8 Tanin Etanol
Air
F9 Tanin Etanol
Air F14
7. Neraca Massa Pada Kondensor
Pada kondensor tidak ada perubahan massa. F14 = F15
Tabel LA-5 Neraca massa pada kondensor
Komponen Masuk (Kg/Jam)
Keluar (Kg/jam) Alur 14 Alur 15
Etanol 2802,0 2802,0
Air 6,89 6,89
Total 2808,9 2808,9
8.Destilasi
F14 Etanol
Air F15
Etanol Air
V-21
F15 Etanol
Air F17
Etanol Air
F16 Etanol
Menguapkan etanol pada suhu 85oC sehingga dapat digunakan kembali, dimana efisiensi alat 96%
Komposisi pada alur F15:
F15Etanol = (0,96 x 2918,8) = 2802,0 kg/jam F15Air = (0,04 x 172,3) = 6,89 kg/jam Komposisi pada alur F17:
F17Etanol = (0,96 x 2802,0) = 2689,9 kg/jam F17Air = (0,04 x 6,89) = 0,28 kg/jam Komposisi pada alur F16:
F16Etanol = (0,04 x 2802,0) = 112,1 kg/jam F16Air = (0,96 x 6,89) = 6,62 kg/jam Neraca Massa Total
F15 = F17 + F16 = 2808,9 kg/jam Tabel LA-6 Neraca massa pada destilasi
Komponen Masuk (Kg/Jam) Keluar (Kg/jam)
Alur 15 Alur 17 Alur 16
Etanol 2802,0 2689,9 112,1
Air 6,89 0,28 6,62
Subtotal 2808,9 2690,2 118,7
Total 2808,9 2808,9
9. Neraca Massa Pada Kondensor
Pada kondensor tidak ada perubahan massa. F17 = F18
F17 Etanol
Air F18
Tabel LA-6 Neraca massa pada kondensor
Komponen Masuk (Kg/Jam)
Keluar (Kg/jam) Alur 17 Alur 18
Etanol 2689,9 2689,9
Air 0,28 0,28
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 -8
T3 (Perry, 1984)
• Kalor laten (λ) 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)
1. Hammer Crusher
Pada hammer crusher tidak ada perubahan jumlah energi pada setiap komponen, Q1tanin = Q2tanin
Q1impuritis = Q2impuritis
2. Ball Mill
C-101 Q1
Tanin Impuritis
Q2 Tanin Impuritis
Q2 Tanin Impuritis
Pada ball mill tidak ada perubahan jumlah energi pada setiap komponen, hanya Q2 tanin = Q3 tanin
Q2 impuritis = Q3 impuritis
3. Tangki Ekstraksi
Energi masuk Qmasuk (kg/jam) Qkeluar (kg/jam)
= 0,061593 kkal/mol
Q3tanin = N3tanin ∫298𝐾303𝐾Cp tanin dT
= F3tanin
BMtanin∫ Cp tanin dT
= 7,4 𝑘𝑘𝑎𝑙
𝑗𝑎𝑚
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 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 = ∫298𝐾303𝐾( 18,4991 + 13,3458 𝑥 10−2𝑇 −0,8428 𝑥 10−4𝑇−2 + 2,0206 x 10-8T3) dT
= 18,4991 (5) + 13,3458𝑥10−2
2 ( 303
2
-2982) - 0,8428𝑥10−4
3 ( 303
3
-2983) +
2,0206𝑥10−8
4 (303
4 -2984)
= 0,061593 kkal/mol
Q5tanin = N5tanin ∫203𝐾303𝐾Cp tanin dT
= F5tanin
BMtanin∫ Cp tanin dT
303K
Tabel LB.1 Neraca Energi Dalam Ekstraksi
Komponen Energi Masuk (Kg/Jam) Energi Keluar
(Kg/jam)
Subtotal 2.336,3 10.490,9 12.827,2
Total 12.827,2 12.827,2 4. Filter Press
Q5= Q6 + Q7
Tabel LB.2 Neraca Energi Dalam Filter Press
Komponen Energi Keluar (Kg/Jam) Energi Masuk
(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
Energi Masuk Pada Alur 7 Tanin
Cp Tanin = ∫298𝐾303𝐾( 18,4991 + 13,3458 𝑥 10−2𝑇 −0,8428 𝑥 10−4𝑇−2 + 2,0206 x 10-8T3) dT
= 18,4991 (5) + 13,34582𝑥10−2( 3032-2982) - 0,84283𝑥10−4 ( 3033-2983) +
2,0206𝑥10−8
4 (303
4 -2984)
= 92,4955 + 200,520 – 38,053 + 2,741 = 257,704 j/mol
= 0,061593 kkal/mol Q7
Tanin Etanol
Air T=30oC
Q8 Tanin Etanol
Q7tanin = N7tanin ∫298𝐾303𝐾Cp tanin dT
= F5tanin
BMtanin∫ Cp tanin dT
303K
Total Qmasuk pada alur 7 = 10.646,678 kkal/jam Energi Keluar
= 0,061593 kkal/mol
Q8tanin = N8tanin ∫298𝐾303𝐾Cp tanin dT
= F8tanin
BMtanin∫ Cp tanin dT
= 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
Q8tanin = N8tanin ∫298𝐾303𝐾Cp tanin dT
= F8tanin
BMtanin∫ Cp tanin dT
303K
Total Qmasuk pada alur 8 = 10.646,68 kkal/jam
Energi Keluar = 3233,990734 j/mol
= 0,77294 kkal/mol
Q9tanin = N9tanin ∫298𝐾358𝐾Cp tanin dT
= F9tanin
BMtanin∫ Cp tanin dT
= 92,158 𝑘𝑘𝑎𝑙
𝑗𝑎𝑚
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
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
= 2.360,628 kJ/kg x 1𝑘𝑘𝑎𝑙/𝑘𝑔
4,184𝑘𝑗/𝑘𝑔
= 564,2036kkal/kg
maka laju steam yang dibutuhkan : = 𝑄
λ=
89.377,42 kj/jam
564,2036kj/kg ` = 158,41kg/jam Tabel LB- 4 Neraca Energi Dalam Evaporator
Komponen Panas Masuk
(Kkal/Jam) Panas Keluar (Kkal/jam)
Alur 8 Alur 14 Alur 9
Tanin 7,3 92,2
Etanol 9.777,9 84.901,3 4693,4
Air 861,4 413,5 9923,8
QSteam 89.377,5
Total 100.024,2 100.024,2
7. Kondensor (E-101)
Energi Masuk Pada Alur 14 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
Q14 T=85oC
Etanol Air (uap) Q15
T=30oC Etanol
Air cair
Air pendingin buangan
T=40oC Air pendingin
= 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
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 λ = H (250
C) – H (400C) = (104,8 – 167,4)
= -62,5 kJ/kg x 1𝑘𝑘𝑎𝑙/𝑘𝑔
4,184𝑘𝑗/𝑘𝑔
= -14,961kkal/kg
Jumlah air pendingin yang diperlukan (m) = 𝑄
λ=
−78.205,21 kkal/jam
−14,961kj/kg
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
8. Destilasi
Energi Masuk 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
V-21
Q15 T=30oC
Etanol Air Q17
T=85oC Etanol
Air
Q16 T=85oC
Etanol Air
= 6,89 x 1 kkal/kgoC kkal/kgoC (30-25) = 34,45kkal/jam
Total Qmasuk pada alur 15 = 7.109,564 kkal/jam
Energi Keluar Pada Alur 16 a. Etanol
Q16Etanol = m x Cp x dT
=112,08x 0,670 kkal/kgoC (85-25) = 3.396,051kkal/jam
b. Air
Q16Air = m x Cp x dT
= 6,62 x 1 kkal/kgoC kkal/kgoC (85-25) = 396,95kkal/jam
Total Qkeluar pada alur 16 = 3.793,004kkal/jam Pada Alur 17
a. Etanol
Q17Etanol = m x Cp x dT
=2.689,94 x 0,505 kkal/kgoC (85-25) = 81.505,23kkal/jam
b. Air
Q17Air = m x Cp x dT
= 0,28 x 1 kkal/kgoC kkal/kgoC (85-25) = 16,53kkal/jam
Total Qkeluar pada alur 17 = 81.521,77 kkal/jam
Total Qkeluar pada alur 16 dan 17 = 3.793,004kkal/jam + 81.521,77 kkal/jam = 85.314,77 kkal/jam
Total Qsteam = Qkeluar - Qmasuk
= 85.314,77 kkal/jam – 7.109,564 kkal/jam = 78.205,21kkal/jam
H (1300C) = 2716,484 kJ/kg H (850C) = 355,856 kJ/kg λ= H (1300C) – H (850C) = (2716,484 – 355,856) = 2360,628 kJ/kg x 1𝑘𝑘𝑎𝑙/𝑘𝑔
4,184𝑘𝑗/𝑘𝑔
= 564,2036kkal/kg
Maka laju steam yang dibutuhkan adalah 𝑄
λ =
78.205,21kj/jam
564,2036kj/kg = 138,611kg/jam
Tabel LB- 6 Neraca Energi Dalam Destilasi
Komponen Panas Masuk (Kkal/Jam) Panas Keluar (Kkal/jam)
Alur 15 Alur 16 Alur 17
Etanol 7.075,1 3.96,1 8.1505,2
Air 34,5 397,0 16,5
QSteam 78.205,2 — ―
Subtotal 85.314,8 3.793,0 8.1521,8
Total 85.314,8 85.314,8
9. Kondensor (E-102)
Energi Masuk Pada Alur 17 a. Etanol
Q17Etanol = m x Cp x dT
=2.689,94 x 0,505 kkal/kgoC (85-25) = 81.505,23kkal/jam
b. Air
Q17 T=85oC
Etanol Air (uap) Q18
T=30oC Etanol
Air cair
Q17Air = m x Cp x dT
= 0,28 x 1 kkal/kgoC kkal/kgoC (85-25) = 16,53kkal/jam
Total Qmasuk pada alur 17 = 81.521,77 kkal/jam
Energi Keluar a. Etanol
Q18Etanol = m x Cp x dT
=2.689,94 x 0,505 kkal/kgoC (30-25) = 6.792,10kkal/jam
b. Air
Q18Air = m x Cp x dT
= 0,28 x 1 kkal/kgoC kkal/kgoC (30-25) = 1,378kkal/jam
Total Qkeluar pada alur 18 = 6.793,48 kkal/jam Total Qdiserap = Qkeluar – Qmasuk
= -74.728,28 kkal/jam
Jadi, energi yang diserap oleh air pendingin pada alur keluar sebesar -74.728,28 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 λ = H (250
C) – H (400C) = (104,8 – 167,4)
= -62,5 kJ/kg x 1𝑘𝑘𝑎𝑙/𝑘𝑔
4,184𝑘𝑗/𝑘𝑔
= -14,961kkal/kg
Jumlah air pendingin yang diperlukan (m) = 𝑄
λ=
−74.728,28 kkal/jam
−14,961kj/kg
Tabel LB- 6 Neraca Energi Dalam Kondensor
Komponen Panas Masuk (Kkal/Jam) Panas Keluar (Kkal/jam)
Alur 17 Alur 18
Etanol 81.505,2 6.792,1
Air 16,5 1,7
Qdiserap — 74.728,3
Total 81.521,8 81.521,8
10. Rotary Dryer
Energi Masuk Pada Alur 9 a.Tanin
Cp Tanin = ∫298𝐾358𝐾( 18,4991 + 13,3458 𝑥 10−2𝑇 −0,8428 𝑥 10−4𝑇−2 + 2,0206 x 10-8T3) dT
= 18,4991 (60) + 13,34582𝑥10−2( 3582-2982) - 0,84283𝑥10−4 ( 3583-2983) +
2,0206𝑥10−8
4 (358
4 -2984)
= 1109,946 + 2626,453 – 545,5478 + 43,139 = 3233,990734 j/mol
Qudara
Tudara masuk = 130oC
Q9 T=85oC
Tanin Etanol
Air
F10 Tanin
Air Q11
T=100oC Air Etanol Udara
Q10 T=100oC
Tanin Etanol
Air
∑
= 0,77294 kkal/mol
Total Qkeluar pada alur 9 = 14.709,37 kkal/jam Energi Keluar = 4089,0575 j/mol
= 0,977308 kkal/mol
Q10tanin = N9tanin ∫298𝐾373𝐾Cp tanin dT
= F9tanin
BMtanin∫ Cp tanin 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
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 100oC (212oF) H = 0,24 (266 – 77) + 0,019 (1069,8 + 0,45 (266-77)) H = 67,131Btu/lb
Misalkan : kebutuhan udara = X lb
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
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
λ = 2733,730 kJ/Kg = 653,377 kkal/kg (Smith,1987)
Steam yang dibutuhkan :𝑚=2.653262,73 kkal/jam ,377kkal/kg
= 3,463
kg/jamTabel LB- 7 Neraca Energi Dalam Rotary dryer Komponen Panas Masuk
(Kkal/Jam) Panas Keluar (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
11. Rotari Cooler = 4089,0575 j/mol
= 0,977308 kkal/mol
Q10tanin = N9tanin ∫298𝐾373𝐾Cp tanin dT
= F9tanin
BMtanin∫ Cp tanin 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 = ∫298𝐾303𝐾( 18,4991 + 13,3458 𝑥 10−2𝑇 −0,8428 𝑥 10−4𝑇−2 + 2,0206 x 10-8T3) dT
= 18,4991 (5) + 13,34582𝑥10−2( 3032-2982) - 0,84283𝑥10−4 ( 3033-2983) +
2,0206𝑥10−8
4 (303
4 -2984)
= 92,4955 + 200,5206 – 38,05340 + 2,74166 = 257,7044 j/mol
= 0,061593 kkal/mol
Q12tanin = N12tanin ∫298𝐾303𝐾Cp tanin dT
= F12tanin
BMtanin∫ Cp tanin dT
303K 298K
= 0,11923𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑗𝑎𝑚 x 0,061593 𝑘𝑘𝑎𝑙
𝑚𝑜𝑙 𝑥
1000𝑚𝑜𝑙
1𝑘𝑚𝑜𝑙
= 7,343 𝑘𝑘𝑎𝑙
𝑗𝑎𝑚
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
= -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 λ = H (250
C) – H (400C) = (104,8 – 167,4)
= -62,5 kJ/kg x 41𝑘𝑘𝑎𝑙/𝑘𝑔 ,184𝑘𝑗/𝑘𝑔
= -14,961kkal/kg
Jumlah air pendingin yang diperlukan (m) = 𝑄
λ=
−450,249 kkal/jam
−14,961kj/kg
= 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
12.Ball Mill
Pada ball mill tidak ada perubahan jumlah energi pada setiap komponen, hanya Q12tanin = Q13tanin
Q12 Tanin
Air
Q13 Tanin
Tabel LB- 8 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
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) = 5 m
• Panjang = 2 XL
Volume gudang (V) = p x L x h
V = 2 x L x L x 5
V = 10L²
Volume bahan (Vb) = G𝜌
= 1023,7x24x7
1322,5 = 130,04 m³/jam Volume bahan dalam gudang untuk 7 hari
V = Vbx (1 + fk)
= 130,04 x (1 + 0,2) = 156,05. m³
Sehingga diperoleh :
156,05 = 10 L²
L² = 15,60
L = 3,95 m
P = 2 x L = 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 = 5 m
• 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
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 𝑚
𝑝
= 1,2 x 278,94 = 334,72 m3 b. Diameter dan tinggi shell
Volume shell tangki (Vs) :
Vs = 14 πDi2Hs ; asumsi : Di : Hs = 1 : 3
Vs = 3
4πDi
3
(Perry dan Green, 1999) Volume tutup tangki (Ve) :
Ve = 𝜋
24 Di
3
(Brownell, 1959) Volume tangki (V) :
V = Vs + Ve
V = 19
24πDi
3
334,72 m3 = 19
24πDi
3
Di = 5,125 m
= 203,53 in
Hs = 15,37 m Hs = 610,60 in
c. Tebal shell tangki t = 𝑃𝑅
𝑆𝐸−0,6𝑃 + n.C (Perry dan Green, 1999) Dimana :
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 = 278,94
334,72 x Hs
= 278,94
334,72 x 15,37 m = 12,81 m
Tekanan hidrostatik P = ρ x g x l
=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 (Peters, dkk., 2004)
• Allowable workinh stress (S) = 18.700 psi (Peters, dkk., 2004)
• Joint effesiensi (E) = 0,85
• corrosion allowance(C) = 0,125in/tahun (Perry dan Green, 1999)
• Umur alat = 10 tahun
𝑡 = 𝑃𝑅
𝑆𝐸 −0,6𝑃+ 𝑛.𝐶
= 14,43𝑝𝑠𝑖𝑥 5,125𝑖𝑛
(18.700𝑝𝑠𝑖𝑥 0,85)−(0,6 𝑥 14,43𝑝𝑠𝑖)+ 10 𝑥 0,125𝑖𝑛
= 1,2546 in
Tebal shell standar yang digunaka= 112n ( Brownell dan Young, 1959) d. Tebal tutup tangki
Tebal dinding head (tutup tangki)
• Joint effesiensi (E) = 0,85 (Peters, dkk., 2004)
• corrosion allowance(C) = 0,125in/tahun (Peters, dkk., 2004)
• Umur alat = 10 tahun (Perry dan Green, 1999)
• Tebal head (dh)= 2𝑆−0𝑃𝑥𝐷𝑖
,2𝑃+ (𝐶𝑥𝐴) (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
= 14,43𝑝𝑠𝑖𝑥 5,125𝑖𝑛
(2 x18.700𝑝𝑠𝑖𝑥 0,85)−(0,6 𝑥 14,18𝑝𝑠𝑖)+ 10 𝑥 0,125𝑖𝑛
= 1,2523 in
Dipilih tebal head standar = 112 ( 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= 112 𝑠𝑓 = 11
2−4
1
2 𝑖𝑛dipilih 1 1
2𝑖𝑛
𝑖𝑐𝑟= 514𝑖𝑛
Tinggi head = Di x 1/5 (Brwonell and Young,1959) = 5,125 x 1/5
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) P = 0,3 ms x R*
= 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 : 3 x 2
• 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 1. Menentukan ukuran tangki
a. Volume larutan (VL) = 4094,8 𝑥1
=3,804 m3
Volume tangki (VT) = ( 1 + 0,2) x 3,804 = 4,565 m3
Volume tiap tangki = 4,565
2
= 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 𝑉h = π
24𝐷3 (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= 54𝑥163 = 2,04 𝑚 = 5,56𝑓𝑡
Tinggi tutup Hh = 1
4𝑥163 = 0,4081m
Tinggi total tangki HT = 2,449 m =7,782 ft Tinggi cairan Hc = 3,80
4,56𝑥2,44 = 2,04 = 6,56 𝑓𝑡 r = 0,82m
r = 2,624 ft = 31,46 in
(t) = 𝑃𝑅
𝑆𝐸−0,6𝑃+ (𝐶𝑥𝑁) (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) =𝐻𝑐−1
144 𝑥𝜌
=2,040−1
144 𝑥 67,19
= 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) = 18,19𝑥31,46
(1260𝑥0,8)−0,6𝑥15 + 0,01 𝑥 15 = 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 E/Da = 1 ; E = 1,7493 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) =ρN (D1)2
𝜇 :(Brownell and young,1959)
= 67,1916x1x5,2482
0,0003 = 6168525
NRe> 10.000 maka perhitungan pengadukan menggunakan rumus: P=KTn`3𝑔𝑐𝐷𝑎5𝜌
P=6,3x (1put/det )3𝑥1,74935𝑥67,1916
32,174
=6934,551 ft lbf/dt = 12,6 Hp
Effisiensi motor penggerak 80% Daya motor penggerak =12,6
0,8
= 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 Asumsi tebal jaket = 5 inch
= 72,97 inch Luas yang dilalui steam (A) = 4𝑥72 3,14
,972−63,972 = 0,62m
Kecepatan steam (v) = 34,46
0,62 = 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 = 17,65x72,97
2x (12.650x0,8 )–(0,6x17,65)+(10x0,125)
= 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) = ρm
= 9.027,4 lb/jam
67,2lb/ft3
= 134,4 𝑓𝑡3/jam
Porositas bahan (P) = 0,6 (Brownwll,1969) Densitas cake (ρ) = 1012,4 kg/m3 (Geankoplis,1983)
= 63,2 lb/ft3
Tebal cake(Vc) = Mp (1−P)xρc
= 1692,7 (1−0,6)x63,2
= 67,0 ft3/jam Cake frame (s) = Mp
Vc
= 1692,7b/jam
67,0ft3 /jam
=25,3 ft3
Jumlah frame (F) = 10Sρc
= 10x67,0lb/ft
25,3 = 25 unit Lebar = 1,55 ft
= 0,4724 m Panjang (P) = 2 x 1,55 ft
= 3,1 ft = 0,9449 m Luas filter = p x l
= 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
Kondisi operasi : 30oC; 1 atm
= 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 =2,442.10-3
lb/ft.det 2. Menentukan ukuran tangki
-. Volume larutan (VL) = 10763293,75kg/jam
,307kg/m3 𝑥 1 𝑗𝑎𝑚 = 3,06 m3
-.Volume tangki (VT) = (1 + 0,2 ) x 3,06 m3 = 3,67 m3
-. Volume tiap tangki= 3,467kg/jam
2 = 1,83m
3
- 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 = 24𝜋 𝐷3 = 0,131 𝐷3 (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)( ½D)
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 r= 1,46
2
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) = 𝑉𝑙
VT𝐻𝑇
= 3,06
3,672,92
= 2,43m = 25,20 inch
4. Tebal shell & tutup tangki b. Tebal shell
(t) = 𝑃𝑅
• 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) =𝐻𝑐−1144 𝑥𝜌 =2,10−1
144 𝑥 67,19
= 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) = 12 18,25𝑥29,49
.650𝑥0,8−0,6𝑥18,25+ (0,01 𝑥 15) = 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
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 = 𝐺
𝜌
= 3293,8𝑘𝑔/𝑗𝑎𝑚
1076,307𝑘𝑔/𝑚3
=3,0𝑚3/𝑗𝑎𝑚
=102,4𝑓𝑡3/𝑗𝑎𝑚
Evaporator berisi 80% dari shell Volume shell (Vsh) = 102,4𝑓𝑡3/𝑗𝑎𝑚
0,8
= 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 πDt2 4 /1Dt = πDt3 Dt = �𝑉𝑠
𝜋
3
(Brownell, 1959)
=�122,88𝑓𝑡3
3,14 3
=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. = 560 Btu/jam.ft2. oF
= 104,28ft2
• Penentuan jumlah tube (Nt) : = 𝐴
𝐿𝑥𝑎 (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 : = 104,28𝑓𝑡2
10𝑥0,2618𝑓𝑡2/𝑓𝑡
=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) Lsmc = �(1
2𝑥 3,97 𝑓𝑡) + (2,97𝑓𝑡)2
= 1,8264 ft = 0,5565 m
= 15,88 ft + 2,64 ft + 1,8906 ft = 20,41 ft
= 6,21 m
Volume silinder evaporator (Vse)
= ¼ πDt2Hs (Brownell,1959)
= ¼ (3,14) (3,97 ft)2 (15,88 ft) = 196,47 ft3
= 5,55 m3
Volume head silinder evaporator (Vde)
Vde =(1/2 Dt)2 Hd (Brownell,1959)
= 3,14 x (1/2 x 3,97 ft)2 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
= 22,10 psi Dimana :
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) = 22,10𝑥22,04
2(18.750𝑥0,8)−0,6𝑥22,93+ (0,00625 in/tahun𝑥 20) = 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 Fluida dingin BedaoF
85oC = 185 oF Temperatur tinggi 55oC = 131oF 54 30oC = 86 oF Temperatur
rendah 25
o
C = 77oF 9
99 Selisih 54 45
Maka :
=𝐿𝑀𝑇𝐷 = (𝑇1−𝑡2)−(𝑇2−𝑡1)
𝐿𝑛(𝑇1−𝑡2
(𝑇2−𝑡1))
(Kern, 1959)
LMTD =25,14oF Faktor korosi untuk fluida panas:
R = (T1- T2)/(t1- t2) (Kern, 1959)
= 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 25,14o
F = 18,85oF
Temperatur rata – rata
a. Untuk fluida panas (Ta) =185+862
= 135,5oF
b. Untuk fluida dingin (Tb) = 131+772
= 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.ft2oF
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= 1214392,122
0,252
Dimana:
A= 4819016,35
100𝑥18,854 = 2555,86 ft2
Menghitung jumlah tube (NT) NT= 12𝑓𝑡2555𝑥0 ,86ft2
,2618𝑓𝑡2/𝑓𝑡 (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= Q
(𝐴𝑘𝑜𝑟𝑒𝑘𝑠𝑖)𝑥𝛥𝑡 (Kern, 1959)
=4810016,357 𝐵𝑇𝑈/𝑗𝑎𝑚 2555,86𝑥 16,519
= 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 =𝐼𝐷𝑥𝐶" 𝑥𝐵′
144𝑥𝑃𝑇
=37144𝑥1𝑥𝑥150,1875′
/16 (Kern, 1959)
= 0,0481 ft2
3. Mass velocity (Gs) umpan : (Kern, 1959) 𝐺𝑠= 𝑤𝑠
𝑎𝑠; dimana Ws = laju alir massa panas masuk (Kern, 1959)
𝐺𝑠= 6112,28
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)
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)
Film efficient outside hunde (ho) : (Kern,1950) ℎ𝑜 = 𝐽𝐻𝑥 𝑘
Untuk fluida dingin melalui tube sidea
1. at’ = 0,2618 in (Tabel – 10, Kern,1950)
at’= 𝑁𝑇144𝑥𝑥𝑎𝑡𝑛′ (Kern,1950)
= 813,554𝑥0,2618𝑥𝑎𝑡′
144𝑥1
2. Mass Velocity (Gt) fluida dingin : Gt’= 11.520,32
1,479
= 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= 𝐼𝐷𝑥𝜇𝐺𝑡 (Kern,1950)
= 8,874 𝑥 7788,80 0,967
= 71.429,28
Koefisiean panas, jH = 620 (Fig-24,Kern,1950) ℎ𝑖 =𝐽𝐻𝑥 𝑘
𝐷𝑖 𝑥 � 𝐶𝑥𝜇
𝑘 �
2
𝑥1
Pada temperatur 104 oF
C = 0,4 BTU/lb.oF (fig-4 Kern, 1950) k = 0,68 BTU/ft2.jam (oF/ft)
ℎ𝑖= 620𝑥 0,68
8,874𝑥 0,189 𝑥1
= 9,014 BTU/jam.ft2.oF
ℎ𝑖𝑜 = ℎ𝑖𝑥𝐼𝐷
𝑂𝐷 (Kern, 1950)
ℎ𝑖𝑜 = 9,014𝑥 8,874 0,75
= 106,65 Btu/lboF
Cleanoverall coefficient (Uc) (Kern, 1950) 𝑈𝑐 = ℎ𝑖𝑜𝑥ℎ𝑜
ℎ𝑖𝑜+ℎ𝑜
= 106,65 𝑥 676,04 106,65 + 676,04
= 1352,09 Pressure Drop a. Fluida panas
(N + 1) = 12 x L/B = 144
Ds = ID shell/12 = 37/12 = 3,088
Spesifik grafity etanol = 0,79 (tabel.6, Kern,1950)
Ф𝑠 = �𝑉𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙
𝜇𝑎𝑖𝑟 � 0,14
Ф𝑠 = �0,79 0,85�
0,14
= 0,989
ΔPs=8463,73𝑥126871,102𝑥3,083𝑥144
5,22𝑥1010𝑥0,458𝑥0,79𝑥1 (Kern,1950) = 0,056 psi
b. Fluida dingin Ret = 71.429,28
Maka diperoleh f = 0,0001 (fig – 29 , Kern,1950) ΔPt= 0,0001𝑥7678,632𝑥12𝑥1
5,22𝑥1010𝑥8,874𝑥0,79𝑥1 = 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 Vo = 2808,91𝑘𝑔/𝑗𝑎𝑚
847,7682𝑘𝑔/𝑚3
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) = ¼ x π x D2 x H1 Diambil Hs = 2D
Vs = ¼ x π x D2 x Hs Dimana:
Vs = volume slinder Hs = Tinggi slinder D = diameter tangki Sehingga:
VT = VSR + 2VH 115,495 ft3 = 𝜋2+ 224𝜋
D= 115𝜋 ,495 2+24𝜋
= 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 Tinggi tutup bawah = Hb = ¼ D= 6,15 ft = 1,87 m Tinggi tangki = Hs +Hat+Hb
Tebal shell dan tutup tangki (t) = 𝑆𝐸−0𝑃𝑅
,6𝑃+ (𝐶𝑥𝑁) (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) =𝐻𝑐−1
144 𝑥𝜌
=4,055−1
144 𝑥 847,76
= 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) = 39,21𝑥12,3
12.650𝑥0,8−0,6𝑥32,68+ (0,01 𝑥 15) = 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
Q = 𝐴𝑥 1 𝑡𝑠−𝑡𝑜 𝐾𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎+𝐾𝑖𝑠𝑜𝑙𝑎𝑠𝑖𝑥
A = πDHs + π x𝐷42
A = 3,14 x 24,60 x 49,17+ 3,14 x 242
4
= 4278,42
Q = 4278,42 𝑥 3811,6−111,6
0,5+
𝑥 0,15
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 Fluida dingin BedaoF
85oC = 185 oF Temperatur tinggi 55oC = 131oF 54 30oC = 86 oF Temperatur
rendah 25
o
C = 77oF 9
99 Selisih 54 45
Maka :
=𝐿𝑀𝑇𝐷 = (𝑇1−𝑡2)−(𝑇2−𝑡1)
𝐿𝑛(𝑇1−𝑡2
(𝑇2−𝑡1))
(Kern, 1959)
LMTD =25,14oF Faktor korosi untuk fluida panas:
R = (T1- T2)/(t1- t2) (Kern, 1959)
= 99oF/45oF = 2,2
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 25,14o
F = 18,85oF
Temperatur rata – rata
a. Untuk fluida panas (Ta) =185+86
2
= 135,5oF
b. Untuk fluida dingin (Tb) = 131+77
2
= 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.ft2oF
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= 12143920 ,122
,252
=4819016,357 BTU/jam Dimana:
A= 1004819016𝑥18,35
= 2555,86 ft2
Menghitung jumlah tube (NT) NT= 12𝑓𝑡2555𝑥0 ,86ft2
,2618𝑓𝑡2/𝑓𝑡 (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= Q
(𝐴𝑘𝑜𝑟𝑒𝑘𝑠𝑖)𝑥𝛥𝑡 (Kern, 1959)
=4810016,357 𝐵𝑇𝑈/𝑗𝑎𝑚 2555,86𝑥 16,519
= 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 =𝐼𝐷𝑥𝐶" 𝑥𝐵′
144𝑥𝑃𝑇
=37𝑥1𝑥0,1875′
144𝑥15/16 (Kern, 1959)
= 0,0481 ft2
3. Mass velocity (Gs) umpan : (Kern, 1959) 𝐺𝑠= 𝑤𝑠
𝑎𝑠; dimana Ws = laju alir massa panas masuk (Kern, 1959)
𝐺𝑠= 6112,28
𝑠0,0481 = 126871,1092
4. Diameter eqivalen (De) pada 15/16 tringular pich
= 0,0458 ft
5. Temperatur rata – rata fluida panas = 135oF Viskositas fluida panas
μ = 0,2838 Cp (Geankoplis, 1983)
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)
Film efficient outside hunde (ho) : (Kern,1950) ℎ𝑜 = 𝐽𝐻𝑥 𝑘
Untuk fluida dingin melalui tube sidea
= 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= 𝐼𝐷𝑥𝜇𝐺𝑡 (Kern,1950)
= 8,874 𝑥 7357,03 0,967
= 67.469,64
Koefisiean panas, jH = 620 (Fig-24,Kern,1950) ℎ𝑖 =𝐽𝐻𝑥 𝑘
𝐷𝑖 𝑥 � 𝐶𝑥𝜇
𝑘 �
2
𝑥1
Pada temperatur 104 oF
C = 0,4 BTU/lb.oF (fig-4 Kern, 1950) k = 0,68 BTU/ft2.jam (oF/ft)
ℎ𝑖= 620𝑥 0,68
8,874𝑥 0,189 𝑥1
= 9,014 BTU/jam.ft2.oF
ℎ𝑖𝑜 = ℎ𝑖𝑂𝐷𝑥𝐼𝐷 (Kern, 1950)
ℎ𝑖𝑜 = 9,014𝑥 8,874 0,75
= 106,65 Btu/lboF
Cleanoverall coefficient (Uc) (Kern, 1950) 𝑈𝑐 = ℎ𝑖𝑜𝑥ℎ𝑜
ℎ𝑖𝑜+ℎ𝑜
= 106,65 𝑥 676,04 106,65 + 676,04
= 1352,09 Pressure Drop a. Fluida panas
Res = 8463,733 maka diperoleh f = 0,00015 (fig – 26 , Kern ,1950) (N + 1) = 12 x L/B
= 144
= 37/12 = 3,088
Spesifik grafity etanol = 0,79 (tabel.6, Kern,1950)
Ф𝑠 = �𝑉𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙
𝜇𝑎𝑖𝑟 � 0,14
Ф𝑠 = �0,79 0,85�
0,14
= 0,989
ΔPs=8463,73𝑥126871,102𝑥3,083𝑥144
5,22𝑥1010𝑥0,458𝑥0,79𝑥1 (Kern,1950) = 0,056 psi
b. Fluida dingin Ret = 120.954,512
Maka diperoleh f = 0,0001 (fig – 29 , Kern,1950) ΔPt= 0,0001𝑥7678,632𝑥12𝑥1
5,22𝑥1010𝑥8,874𝑥0,79𝑥1 = 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,
A = 𝑏𝑎𝑛𝑦𝑎𝑘𝑛𝑦𝑎𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎𝑦𝑎𝑛𝑔𝑑𝑖𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑘𝑎𝑛
𝑘𝑒𝑐𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎
=10,69 ft A = 𝜋𝐷²
4
D2 = 4𝑥10,69
3,14 = 13,62 Maka,
D =6,81ft = 4,33 m
2. Menemukan Panjang Dryer
Lt = 0,1 x Cp x G0,84 x D (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 = 2426,12
2,20𝑥233,15
= 22,94 lb/jam.ft2
Lt =0,1 x 0,2418 x(22,942)x6,81 = 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
𝐿 𝐷 =
13,73
6,81
= 2,016 ft (memenuhi) 3. Waktu transportasi
Hold up = 3-12% (Perry, 1999)
= 3,14𝑥4,332𝑥13,73
4
= 202,49 ft3 Hold up = 3% x 202,49
= 6,07 ft3 Laju umpan masuk = 484,84 kg/jam
= 777,16 lb/jam ∅ = time of passage = 𝐻𝑜𝑙𝑑𝑢𝑝
𝐿𝑎𝑗𝑢𝑢𝑚𝑝𝑎𝑛
= 6,07𝑥60,389
777,16 = 0,47 jam 4. Menghitung putaran rotary dryer
N = 𝑉
𝜋.𝐷 Dimana :
v = kecepatan putaran linear = 30-150ft/menit (Perry, 1999) Diambil kecepatan putaran linear 100 ft/menit
N = 100
3,14𝑥4,33 = 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℃ sampai 30℃ Jenis : rotary cooler
Bahan : commercial steel
Air pendingin keluar : 40℃ = 104℉
Banyak air pendingin yang dibutuhkan = 30,09kg/jam = 363,099 lb/jam Range kecepatan aliran = 200-10000 lb/jam.ft2 (Perry, 1999) Diambil kecepatan rata-rata (G) = 3000 lb/jam.ft2
Luas penampang pendingin, A = 𝜋
4 x D
2
= 0,785D2
G = 𝑘𝑒𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑎𝑛𝑎𝑖𝑟𝑝𝑒𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔𝑖𝑛
4
D2 = 81,87
3000𝑥0,785 = 0,15 ft D = 0,077 ft
2. Menentukan Panjang cooler
Qt = 0,4 x L x D x G0,67 x ∆𝑇 (Perry, 1999) L = Qt
0,4 x D x G0,67 x ∆𝑇 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=212o
F Temperatur umpan keluar (t4) 30oC=86oF ∆T = (104−86)−(104−86)
2 = 54
o F
L = 30,093
0,4𝑥0,077𝑥54𝑥30000,67 =1,02 m
3. Waktu Tinggal ∅ = 0,23 L
N0,9 x D x S Dimana :
∅ = waktu tinggal , menit 𝐿 = panjang rotary cooler , ft
𝐷 = Diameter rotary cooler , ft
𝑆 = kemiringan dari rotary cooler , (4-7°, diambil 5°) Maka :
∅ = 0,23𝑥1,02
10,9𝑥0,077𝑥0,0873= 0,0015 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡
4. Menghitung Putaran Rotary Cooler N = 𝑣
𝜋.𝐷 Dimana :
v = kecepatan putaran linear =30-150 ft/menit (Perry, 1999) Diambil kecepatan putaran linear 100 ft/menit
N = 100
3,14𝑥0,007 = 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%<200 mesh (Perry, 1984)
Kapasitas = (1 + fk) x G
= (1+0,2)x 0,208ton/jam =0,2496ton/jam
• Spesifikasi : No.200 sieve
• Kapasitas :10 ton/jam
• Tipe :Marcy Ball Mill
• Size : 3 x 2
• Ball charge : 0,85 ton
• Power : 7 Hp
• Mill speed : 35 rpm
• Jumlah : 1 unit (Sumber : tabel 20-16, Perry, 1984) LC.15 Packing Unit
Fungsi : untuk mengemas produk dalam kemasan goni 50 kg.
Pemilihan tipe berdasarkan pada tabel 7-23 (Perry, 1999) Spesifikasi :
• Tipe : vertical duger, SFW (Simoltanouns Fill and Weight)
• Jumlah : 1 unit
• Number of viltng : 1unit
• Tipe kemasan : bags/goni
• Ukuran : 6,5 x 3,5 x 9 in
• Weight content : 1,516
LC.16 Gudang Produk (GP)
Fungsi : sebagai tempat penampungan sementara produk sebelum dikemas Laju air masuk tannin (G) = 208,3 kg/jam (Lampiran A) Densitas Tanin (ρ) = 0,137kg/ltr (Efendi, dkk, 2004)
= 137,24 kg/m3 Lama penyimpanan (ϴ) = 7hari
= 168jam
Faktor kelonggaran =20% (Perry, 1984)
Jumlah gudang yang akan direncanakan sebanyak 1 unit dengan desain sebagai berikut :
• Tinggi (h) = 5 m
Volume gudang (V) = p x L x h V = 2 x l x l x 5
V = 10 l2
Volume bahan (Vb) = 𝐺
𝜌
= 208,3𝑥24𝑥7
137,4 =255m 3
/jam Volume bahan dalam gudang untuk 7 hari
V = Vb x (1 + fk) = 306,03 m3 Sehingga diperoleh :
306,03 = 5L2
L2 =61,20 m
L =7,82 m
Maka,
P = 2 x l
= 2 x 7,82m =15,64 m Diperoleh spesifikasi gudang bahan baku :
Konstruksi yang diinginkan pondasi beton dengan dinding batu dan atap seng.
• Tinggi gudang = 5m
• Panjang gudang =15,65m
• Lebar gudang =7,82m
LC.17 Belt Conveyer (BC-101)
Fungsi : untuk mengalirkan biji kakao ke rotary cutter Jumlah : 1 unit
Kondisi
Tekanan : 1 atm
Suhu :
Jumlah materi : 1023,7 kg/jam Faktor kelonggaran : 20%
:1,2284 ton/jam Menghitung Daya Conveyor
P = Phorizontal + Pvertikal + Pempty (Wallas, 1988) Daya Horizontal
Phorizontal = (0,4 + L/300)(w/300) (Wallas, 1988) Asumsikan panjang conveyor secara horizontal (L) = 20 ft
Phorizontal =(0,4 + 20/300)(1,2284/300 =0,0019Hp
Pvertikal = 0,0021 H.w (Wallas, 1988)
Dakian dari conveyor biasanya 5° sehingga tinggi conveyor (H) dapat dihitung :
H = L tg 5°
= 20 tg 5°
= 1.75 ft
Pvertikal = 0,001 x 1,75 x 1,1655 = 0,002Hp
Daya Empty
Pempty = 𝜇.M/100
Kecepatan conveyor dapat dihitung (𝜇) :
Asumsikan tebal belt conveyor 14 inci dengan kemiringan belt 10° maka dari tabel 5.5a Wallas diperoleh data untuk conveyor = 6,69
𝜇 = 1,2284
6,69 x 100 = 18,36 ft/menit
Horsepower conveyor dengan kemiringan 10° dan tebal belt conveyor 14 inci dapat dilihat dari grafik 5.5c Wallas yaitu = 0,05
Pempty = 180,36 ,05 = 0,0091Hp
Dengan demikian daya conveyor seluruhnya adalah :
P =0,0019Hp+0,0021Hp+0,0091Hp
LC.18 Belt Conveyer (BC-102)
Fungsi : untuk mengalirkan biji kakao ke rotary cutter Jumlah : 1 unit
Kondisi
Tekanan : 1 atm
Suhu :
Jumlah materi : 1023,7 kg/jam Faktor kelonggaran : 20%
Kapasitas materi : 1228,4 kg/jam :1,22844ton/jam Menghitung Daya Conveyor
P = Phorizontal + Pvertikal + Pempty (Wallas, 1988) Daya Horizontal
Phorizontal = (0,4 + L/300)(w/300) (Wallas, 1988) Asumsikan panjang conveyor secara horizontal (L) = 20 ft
Phorizontal =(0,4 + 20/300)(1,2284/300 =0,0019Hp
Pvertikal = 0,001 H.w (Wallas, 1988)
Dakian dari conveyor biasanya 5° sehingga tinggi conveyor (H) dapat dihitung :
H = L tg 5°
= 20 tg 5°
= 1.75 ft
Pvertikal = 0,001 x 1,75 x 1,2284 = 0,0021Hp
Daya Empty
Pempty = 𝜇.M/100
Kecepatan conveyor dapat dihitung (𝜇) :
Asumsikan tebal belt conveyor 14 inci dengan kemiringan belt 10° maka dari tabel 5.5a Wallas diperoleh data untuk conveyor = 6,69
𝜇 = 1,62284
Horsepower conveyor dengan kemiringan 10° dan tebal belt conveyor 14 inci dapat dilihat dari grafik 5.5c Wallas yaitu = 0,05
Pempty = 18,36
100 𝑥0,05
= 0,0091Hp
Dengan demikian daya conveyor seluruhnya adalah :
P =0,0019Hp+0,0021Hp+0,0091Hp
=0,013Hp LC.19 Bucket Elevator (BE-101)
Fungsi : untuk mengangkut serbuk kakao ke dalam ekstraktor Laju alir masuk (G) : 1023,7 kg/jam (Lampiran A)
Faktor kelonggaran (fk): 20 % (Perry, 1984)
Kapasitas bucket elevator (K) = 𝐺 (1000𝑙+𝑓𝑘)
= 1,2284ton/jam
Untuk bucket elevator dengan kapasitas minimum yang tersedia dipilih kapasitas 27 ton/jam dengan spesifikasi sebagai berikut :
• Jumlah bucket : 1 unit
• Jenis bucket : centrifugal dishanger spaced bucket
• Tinggi pengangkut : 25 ft
• Ukuran bucket : (8 x 5 x 5½)
• Jarak antarbucket : 12 in
• Kecepatan putaran : 43 rpm
• Daya penggerak bucket : 1,6 Hp
• Material bucket : mallable iron
• Faktor korosi : 0,05 in/tahun (sumber : tabel 21-8 Perry, 1984)
LC.20 Belt Conveyer (C-103)
Fungsi : untuk mengalirkan impurities ke penampungan limbah Jenis : horizontal belt conveyor