LAMPIRAN A
PERHITUNGAN NERACA MASSA
1. Hammer Crusher
2.Ball Mill
F2 tanin = F3 tanin F3 impuritis = F3 impuritis
3. Tangki Ekstraksi
C-101
F1 Tanin Impuritis
F2 Tanin Impuritis
F2 Tanin Impuritis
F3 Tanin Impuritis
TE-101 F3
Tanin Impuritis
F4 Etanol
Air
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 = 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
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 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
Komposisi pada alur F6:
Asumsi 1% dari ekstrak terikut ke impuritis. F6Impuritis = 767,80 kg/jam
F6Etanol = 29,5 kg/jam F5
Tanin Impuritis
Etanol Air
F7 Tanin Etanol
Air
F6Air = 3,7 kg/jam F6 = 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
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
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 F8
Tanin Etanol
Air
F9 Tanin Etanol
Air F14
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
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)
F14 Etanol
Air F15
Alur 14 Alur 15
Etanol 2802,0 2802,0
Air 6,89 6,89
Total 2808,9 2808,9
10.Rotary Dryer
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 F9Air = (0,96 x 172,3) = 165,4 kg/jam Komposisi pada alur F10:
F10Tanin = 202,70 kg/jam
F10Etanol = (0,02 x 116,8) = 2,2 kg/jam F11
Air Etanol
F9 Tanin Etanol Air
F10 Tanin Etanol
F10Air = (0,02 x 165,4) = 3,3 kg/jam Komposisi pada alur F11:
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
Pada kondensor tidak ada perubahan massa. F11 = F16
F11 Etanol
Air F16
Tabel LA-6 Neraca massa pada kondensor
Komponen Masuk (Kg/Jam)
Keluar (Kg/jam) Alur 11 Alur 16
Etanol 114,4 114,4
Air 162,1 162,1
Total 276,5 276,5
11.Rotari Cooler
F10 = F12
Tidak ada perubahan massa
Tabel LA-8 Neraca massa pada Rotary Cooler
Komponen Masuk (Kg/Jam)
Keluar (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 F10 Tanin Etanol
Air
F12 Tanin Etanol
F12 = F13
Tabel LA-8 Neraca massa pada Ball Mill
Komponen Masuk (Kg/Jam)
Keluar (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
F12 Tanin Etanol
Air
F13 Tanin Etanol
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)
1. Hammer Crusher
Pada hammer crusher tidak ada perubahan jumlah energi pada setiap komponen, Q1tanin = Q2tanin
Q1impuritis = Q2impuritis
2. Ball Mill
Pada ball mill tidak ada perubahan jumlah energi pada setiap komponen, hanya Q2 tanin = Q3 tanin
Q2 impuritis = Q3 impuritis
3. Tangki Ekstraksi
C-101
Q1 Tanin Impuritis
Q2 Tanin Impuritis
Q2 Tanin Impuritis
Q3 Tanin Impuritis
TE-101 Q3
T=30oC Tanin
Q4 T=30oC
Etanol Air
Q5 T=30oC
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
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
= 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 Masuk (Kg/Jam) Energi Keluar
(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
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
Q7 Tanin Etanol
Air T=30oC
Q8 Tanin Etanol
Energi Masuk Pada Alur 7 Tanin
Cp Tanin = + 2,0206
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
= 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 =
= 0,119 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
6. Evaporator
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 Q8 T=30oC
Tanin Etanol Air
Q9 T=85oC
Tanin Etanol
Air Q14
T=85oC Etanol
Air
Steam masuk T=130oC
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
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 (1300
C) – 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) Panas Keluar (Kkal/jam)
Alur 8 Alur 14 Alur 9
Tanin 7,3 92,2
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
= 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
Q14 T=85oC
Etanol Air (uap) Q15
T=30oC Etanol
Air cair
Air pendingin buangan
T=40oC Air pendingin
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 (250
C) – 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
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
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
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
(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
Total 16.972,2 16.972,2
9. Kondensor (E-102)
Q11 T=85oC
Etanol Air (uap) Q16
T=30oC Etanol
Air cair
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 (250
C) – 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
Q10 T=100oC
Tanin Air
Q12 T=30oC
Tanin Air Air pendingin
Air T=25oC
Air pendingin
Energi Masuk
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 = 116,52
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
= 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 (250
= -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
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
Q12 Tanin
Air
Q13 Tanin
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) = =
= 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
= 1,2 x 278,94 = 334,72 m3 b. Diameter dan tinggi shell
Volume shell tangki (Vs) :
Vs = πDi2Hs ; asumsi : Di : Hs = 1 : 3 Vs = πDi3 (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 :
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 = 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
= 1,2546 in
Tebal shell standar yang digunaka n ( Brownell dan Young, 1959) d. Tebal tutup tangki
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 (Perry dan Green, 1999)
Tebal head (dh) (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
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
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 : 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
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 = m
Tinggi total tangki HT = 2,449 m =7,782 ft Tinggi cairan Hc =
= 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
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)
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 (Brownwll,1969)
Densitas cake (ρ) = 1012,4 kg/m3 (Geankoplis,1983)
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 = 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
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
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
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)
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 πDt2 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 :
= 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 =
= 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)
= 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)
= 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 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 =25,14oF Faktor korosi untuk fluida panas:
R = (T1- T2)/(t1- t2) (Kern, 1959)
= 99oF/45oF = 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.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)
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 : (Kern, 1959)
= 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)
= 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 (Tabel – 10, Kern,1950)
= 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 (fig-4 Kern, 1950)
k = 0,68 BTU/ft2.jam (oF/ft)
= 9,014 BTU/jam.ft2.oF
(Kern, 1950)
= 106,65 Btu/lboF
Cleanoverall coefficient (Uc) (Kern, 1950)
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
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 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
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 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 :
= (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 25,14oF = 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.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
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 : (Kern, 1959)
; dimana Ws = laju alir massa panas masuk (Kern, 1959)
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 (Tabel – 10, Kern,1950)
at’ (Kern,1950)
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 (fig-4 Kern, 1950)
k = 0,68 BTU/ft2.jam (oF/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
(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
Maka diperoleh f = 0,0001 (fig – 29 , Kern,1950)
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
A = =
=10,69 ft
A =
D2 = = 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
=
= 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
=
= 2,016 ft (memenuhi) 3. Waktu transportasi
Diambil Hold up = 3% Volume total =
=
= 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 =
= = 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 sampai 30 Jenis : rotary cooler
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 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 = x D2 = 0,785D2 G =
D2 = = 0,15 ft D = 0,077 ft
2. Menentukan Panjang cooler
Qt = 0,4 x L x D x G0,67 x (Perry, 1999) L = 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
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
Kapasitas = (1 + fk) x G
= (1+0,2)x 0,208ton/jam =0,2496ton/jam
Untuk kapasitas di atas digunakan spesifikasi mill jenis marcy ball mill 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
Jumlah gudang yang akan direncanakan sebanyak 1 unit dengan desain sebagai berikut :
Tinggi (h) = 5 m Panjang (p) = 2 x L Volume gudang (V) = p x L x h
V = 2 x l x l x 5
V = 10 l2
Volume bahan (Vb) =
= =255m3/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
Suhu :
Jumlah materi : 1023,7 kg/jam Faktor kelonggaran : 20%
Kapasitas materi : 1228,44 kg/jam :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 = .M/100
Kecepatan conveyor dapat dihitung ( ) :
Asumsikan tebal belt conveyor 14 inci dengan kemiringan belt 10 maka dari tabel 5.5a Wallas diperoleh data untuk conveyor = 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 =
= 0,0091Hp
P =0,0019Hp+0,0021Hp+0,0091Hp =0,013Hp
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 = .M/100
Kecepatan conveyor dapat dihitung ( ) :
= 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 =
= 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) =
= 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)
Jumlah : 1 unit Kondisi
Tekanan : 1 atm Suhu : 30oC Jumlah materi : 800,71 Faktor kelonggaran : 20 %
Kapasitas materi : 800,71 kg/jam :0,80071 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)(0,80071/300)
=0,00124Hp
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 0,80071
= 0,0014Hp Daya Empty
Pempty = .M/100
Kecepatan conveyor dapat dihitung ( ) :
Asumsikan tebal belt conveyor 14 inci dengan kemiringan belt 10 maka dari tabel 5.5a Wallas diperoleh data untuk conveyor = 6,69
= x 100
= 11,96ft/menit
Pempty =
= 0,0059Hp
Dengan demikian daya conveyor seluruhnya adalah :
P =0,00124Hp+0,0014Hp+0,0059Hp
= 0,0086Hp
LC.21 Screw Conveyer (SC-101)
Fungsi : untuk mengalirkan tannin dari rotary dryer ke rotary cooler
Jenis : horizontal screw conveyor
Bahan konstruksi : carbon steel
Kondisi operasi : Temperatur : 30 Tekanan : 1 atm
Laju air : 208,3kg/jam =0,0578 kg/s = 456,045 lb/jam Densitas : 1265,17kg/m3 = 79,023 lb/ft3
Direncanakan dalam 1 proses cukup ditempuh 1/12 jam kerja (5 menit) Laju alir volumetric :
Q =
= 5,77 ft3/jam Daya conveyor :
P =
Dimana :
C = kapasitas conveyor (ft3/jam)
L = panjang conveyor(L)= 32,808 ft (ft)
W = berat material (lb/ft3) = 40 lb/ft3 (Wallas, 1988)
F = faktor material = 2 (Wallas, 1988)
P =
= 0,458
LC.22 Screw Conveyor (SC-102)
Fungsi : untuk mengalirkan tannin dari rotary cooler ke ball mill. Jenis : horizontal screw conveyor
Bahan konstruksi : carbon steel
Kondisi operasi : Temperatur : 30 Tekanan : 1 atm
Laju air : 208,3kg/jam =0,0578 kg/s = 456,045 lb/jam Densitas : 1265,17kg/m3 = 79,023 lb/ft3
Direncanakan dalam 1 proses cukup ditempuh 1/12 jam kerja (5 menit) Laju alir volumetric :
Q =
= 5,77 ft3/jam Daya conveyor :
P =
Dimana :
C = kapasitas conveyor (ft3/jam)
L = panjang conveyor(L)= 32,808 ft (ft)
W = berat material (lb/ft3) = 40 lb/ft3 (Wallas, 1988)
F = faktor material = 2 (Wallas, 1988)
P =
= 0,458
Digunakan daya conveyor 0,458 Hp
LC.23 Screw Conveyer (SC-103)
Fungsi : untuk mengangkut serbuk tannin ke packing unit Fungsi : untuk mengalirkan tannin ke gudang produk. Jenis : horizontal screw conveyor
Bahan konstruksi : carbon steel
Tekanan : 1 atm
Laju air : 208,3kg/jam =0,0578 kg/s = 456,045 lb/jam Densitas : 1265,17kg/m3 = 79,023 lb/ft3
Direncanakan dalam 1 proses cukup ditempuh 1/12 jam kerja (5 menit) Laju alir volumetric :
Q =
= 5,77 ft3/jam Daya conveyor :
P =
Dimana :
C = kapasitas conveyor (ft3/jam)
L = panjang conveyor(L)= 32,808 ft (ft)
W = berat material (lb/ft3) = 40 lb/ft3 (Wallas, 1988)
F = faktor material = 2 (Wallas, 1988)
P =
= 0,458
Digunakan daya conveyor 0,458 Hp
LC.24 Pompa etanol (P-101)
Fungsi : untuk memompakan etanol 96% dari tangki etanol ke ekstraktor
Kondisi operasi : P = 1 atm
T = 30
Laju alir massa (G) : 3071,1 kg/jam =1,784 lbs/s
Densitas (ρ) : 792,71 kg/m3=49,489lb/ft3
Viskositas ( : 0,0094cp =0,0000635lb/ft.s Laju alir volumetrik (Q) : 0,0360ft3/s
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 x(0,0360,45)x(49,4890,13) (Timmerhaus, 1991)
Dari appendiks A.5 Geankoplis, 1983, dipilih pipa commercial stell : Ukuran nominal : 6 in
Schedule number : 40 Diameter dalam (ID) : 6,605 Diameter luar (OD) : 0,505 Inside sectional area : 6,625 Kecepatan linear, v = Q/A
=0,022 ft/s Bilangan Reynold :
NRe =
==
= 89230,92(Turbulen)
Untuk pipa commercial steel, harga = 0,00225 (Geankoplis, 1983) /D = = 0,0044
α=1
gc =32,174
Dari Fig.2.10-3 Geankoplis, 1983 diperoleh harga f = 0,012 Friction loss :
1 Sharp edge entrance = hc = 0,55 x(1-0)x0,0082
= 0,00454 ft.lbf/lb =
2 elbow 90 = hf = n.Kf. =
1 check valve = hf = n.Kf. = 0,0082
Kf =2
Pipa lurus 80 ft = Hf = 1 x 2 x 0,0082
= 0,0165 ft.lbf/lb 1 sharp edge entrance = hc = 0,55x (1-0)x0,0082
=0,0045 ft.lbf/lb
= 0,0466ft.lbf/lb Dari persamaan Bernoulli :
( v2²- v1² ) + g (z2 – z1) + – + ∑ F + WS = 0
(Geankoplis, 1983) Dimana :
v2 = v1
= 1 atm ∆Z = 40 ft
Maka : =
V22-V12 = 0
G(Z2-Z1)=40ft
=
Ws=(0,0155x0)+40+0+0,0466 = 40,04 ft.lbf/lbm
P = =0,1298Hp
Efisiensi pompa, = 75%
Daya pompa = = 0,1731Hp
Efisiensi motor (80%) (Geankoplis, 1983)
Daya motor =
= 0,2164
LC.25 Pompa Ekstraksi (P-102)
Fungsi : untuk memompakan etanol dan serbuk kakao dari ekstraktor ke filter press.
Kondisi operasi : P = 1 atm
T = 75
Laju alir massa (G) : 4094,2kg/jam = 2,3788lb/s
Densitas (ρ) campuran μ 111λ,27kg/m3
Viskositas ( : 3,6337cp=0,00247 lb/ft.s Laju alir volumetrik (Q) : =0,034ft3/s Desain pompa :
Di,opt = 3,9 x(0,0340,45)x(69,8750,13) (Timmerhaus, 1991)
= 1,4799in
Dari appendiks A.5 Geankoplis, 1983, dipilih pipa commercial stell : Ukuran nominal : 6 in
Schedule number : 40
Diameter dalam (ID) : 6,605in =0,505ft Diameter luar (OD) : 6,625in=0,552ft Inside sectional area :1,59ft2
Kecepatan linear, v = Q/A =0,021ft/s Bilangan Reynold :
NRe =
=
= 305,88
Untuk pipa commercial steel, harga = 0,000037 (Geankoplis, 1983)
/D =
α=1
gc=32,174
Dari Fig.2.10-3 Geankoplis, 1983 diperoleh harga f = 0,012 Friction loss :
=
1 Sharp edge entrance = hc = 0,55 x (1-0)x(0,0073)
= 0,0040 ft.lbf/lb Kf=0,75
2 elbow 90 = hf = =0,00022
Pipa lurus 80 ft = Ff = 4f ΔL=80
F=0,0041
Ff = 4 x 0,0041 x 4,673 = 0,076 ft.lbf/lb 1 sharp edge entrance = =
Hc = 0,55x(1-0)x(0,00737) = 0,004 ft.lbf/lb
Total friction loss μ ∑ F =0,004+0,00022+0,00034+0,076
= 0,0957 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :
( v2²- v1² ) + g (z2 – z1) + – + ∑ F + WS = 0
(Geankoplis, 1983) Dimana :
v2 = v1
= 1 atm ∆Z = 40 ft
=
V22-V12 = 0
G(Z2-Z1)=40ft
=
Ws=(0,0155x0)+40+0+0,0957 = 40,095 ft.lbf/lbm
P = =0,173Hp
Efisiensi pompa, = 75%
Daya pompa = = 0,231Hp
Efisiensi motor (80%) (Geankoplis, 1983)