• Tidak ada hasil yang ditemukan

Perancangan Pipa Ekonomis Pompa Sentrifugal

N/A
N/A
kamila

Academic year: 2024

Membagikan "Perancangan Pipa Ekonomis Pompa Sentrifugal"

Copied!
65
0
0

Teks penuh

(1)

LE-1 1. Pompa Air Sungai (P-201)

Fungsi : Memompa air dari sungai ke bak penampungan air

Jenis : Pompa sentrifugal

Jumlah : 2 unit (1 standby) Bahan Konstruksi : Commercial Steel Data :

Laju alir massa (F) = 742.478,9914 kg/jam = 454,6906 lbm/s Densitas air (ρ) = 995,72 kg/jam = 62,16 lbm/ft3 Viscositas (μ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft3.s Perhitungan :

Laju alir volume (Q) = 454,6906

lbms 62,16 lbm

ft3

= 7,3148 ft

3 s

Diameter pipa ekonomis untuk aliran turbulen :

Dopt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Timmerhaus, 2004)

= 3,9 (7,3148)0,45(62,16)0,13

= 16,3348 in

Dari Appendix E.19 Mc Graww Hill, dipilih pipa commercial steel:

Ukuran nominal = 6 in Schedule number = 80

Diameter dalam (ID) = 5,826 in = 0,3188 ft Diameter luar (OD) = 6 in

Inside sectional area = 0,0798 ft2

Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa :

V = Q

A

= 7,3142

0,0798

= 91,6647 ft/s

(2)

Sehingga :

NRe = ρVD

μ

= 62,16

lbm

ft3 × 91,6647 ft

s × 0,3188 ft 0,0005 lbm

ft3s

= 3.632.966,4982

Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,00015 dan ε/D = 0,0004705 Maka harga f = 0,0045 (Gambar 2.10-3, Geankoplis, 1997)

Kehilangan karena gesekan (friction loss):

1. 1 sharp edge enterance (hc) = 0,55 (1-A2

A1)( V

2 2a.gc)

= 0,55 (1-0)( 91,6647

2 2(1)(32,714))

= 70,6323 ft.lbf/lbm

2. 2 elbow 90o (hf) = n.Kf.(V

2 2.gc)

= 2(0,75)( 91,6647

2 (2)(32,714))

= 192,6335 ft.lbf/lbm

3. 1 check valve (hf) = n.Kf.(V

2 2.gc)

= 1(0,75)( 91,6647

2 (2)(32,714))

= 96,3167 ft.lbf/lbm

4. Pipa lurus 50 ft (Ff) = 4f.(∆L.V

D.2.gc)

= 4(0,0045)( 50(91,6647) (0,3188)(2)(32,714))

= 3,9551 ft.lbf/lbm

5. 1 sharp edge exit (hex) = (1-A2

A1)( V

2 2a.gc)

= (1-0)( 91,6647

2 2(1)(32,714))

= 128,4223 ft.lbf/lbm

Total friction loss ∑F = 491,9600 ft.lbf/lbm

(3)

Dari persamaan Bernoulli

1

((v2)2 – (v1)2) + g(z2 – z1) + P

2- P1

P + ∑F + Ws = 0 Dimana : v1 = v2

P1 = 101,325 kPa = 2116,22807 lbf/ft2 P2 = 101,325 kPa = 2116,22807 lbf/ft2

∆P = 0 lbf/ft2

∆z = 50 ft 0 + 32,714

ft s2 32,714 ft s2

x (50 ft) + 0 + 491,9600 ft.lbf/lbm + Ws = 0 Ws = -541,9600 ft.lbf/lbm

Efisiensi pompa (𝜂) = 80%

Ws =- 𝜂 x Wp

Wp = -0,8 x -541,9600 ft.lbf/lbm

Wp = 433,5680 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp

= 454,6906 lbm/s x 433,5680 ft.lbf/lbm x 1 hp

550 ft.lbf/s

= 358,4349 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor = 358,4349 hp

2. Bak Penampungan Air (B-201)

Fungsi : Menampung air sungai untuk mengendapkan partikel- partikel yang besar tanpa bantuan bahan kimia

Jenis : Bak dengan permukaan bentuk persegi Junlah : 2 Unit (1 standby)

Bahan konstruksi : Beton Data :

Laju alir massa (F) = 742.478,9914 kg/jam = 454,6909 lbm/s

(4)

Densitas air (ρ) = 995,72 kg/jam = 62,16 lbm/ft3 Laju alir volumetrik (Q) = 7,3148 ft3/s = 745,6798 m3/jam Bak pengendap dirancang untuk penampung air selama 1 hari

Volume air buangan= (745,6798 m3/jam x 1 hari x 24 jam) = 17.896,3144 m3 Bak terisi 90 % maka volume bak = 17.896,3144 m3/0,9 = 19.884,7938 m3 Direncanakan ukuran bak sebagai berikut :

 Panjang bak = 2 x lebar bak (l)

 Tinggi bak = lebar bak (l) Maka, volume bak = p x l x t

19.884,7938 m3 = 2l x l x l, maka l = 21,5028 m sehingga,

Panjang bak = 43,0057 m

Lebar bak = 21,5028 m

Tinggi bak = 21,5028 m

3. Pompa Bak Pengendapan (P-202)

Fungsi : Memompa air dari bak penampungan air ke clarifier

Jenis : Pompa sentrifugal

Jumlah : 2 unit (1 standby) Bahan Konstruksi : Commercial Steel Data :

Laju alir massa (F) = 742.478,9914 kg/jam = 454,6906 lbm/s Densitas air (ρ) = 995,72 kg/jam = 62,16 lbm/ft3 Viscositas (μ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft3.s Perhitungan :

Laju alir volume (Q) = 454,6906

lbm s 62,16 lbm

ft3

= 7,3148 ft

3 s

Diameter pipa ekonomis untuk aliran turbulen :

Dopt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Timmerhaus, 2004)

= 3,9 (7,3148)0,45(62,16)0,13

= 16,3348 in

(5)

Dari Appendix E.19 Mc Graww Hill, dipilih pipa commercial steel:

Ukuran nominal = 6 in Schedule number = 80

Diameter dalam (ID) = 5,826 in = 0,3188 ft Diameter luar (OD) = 6 in

Inside sectional area = 0,0798 ft2

Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa :

V = Q

A

= 7,3142

0,0798

= 91,6647 ft/s Sehingga :

NRe =ρVD

μ

=

62,16 lbm

ft3 × 91,6647 fts × 0,3188 ft 0,0005 lbm

ft3s

= 3.632.966,4982

Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,00015 dan ε/D = 0,0004705 Maka harga f = 0,0045 (Gambar 2.10-3, Geankoplis, 1997)

Kehilangan karena gesekan (friction loss):

1. 1 sharp edge enterance (hc) = 0,55 (1-A2

A1)( V

2 2a.gc)

= 0,55 (1-0)( 91,6647

2 2(1)(32,714))

= 70,6323 ft.lbf/lbm

2. 2 elbow 90o (hf) = n.Kf.(V

2 2.gc)

= 2(0,75)( 91,6647

2 (2)(32,714))

= 192,6335 ft.lbf/lbm

3. 1 check valve (hf) = n.Kf.(V

2 2.gc)

= 1(0,75)( 91,6647

2 (2)(32,714))

(6)

= 96,3167 ft.lbf/lbm

4. Pipa lurus 50 ft (Ff) = 4f.(∆L.V

D.2.gc)

= 4(0,0045)( 50(91,6647) (0,3188)(2)(32,714))

= 3,9551 ft.lbf/lbm

5. 1 sharp edge exit (hex) = (1-A2

A1)( V

2 2a.gc)

= (1-0)( 91,6647

2 2(1)(32,714))

= 128,4223 ft.lbf/lbm

Total friction loss ∑F = 491,9600 ft.lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli

1

((v2)2 – (v1)2) + g(z2 – z1) + P

2- P1

P + ∑F + Ws = 0 Dimana : v1 = v2

P1 = 101,325 kPa = 2116,22807 lbf/ft2 P2 = 101,325 kPa = 2116,22807 lbf/ft2

∆P = 0 lbf/ft2

∆z = 50 ft 0 + 32,714

ft s2 32,714 ft s2

x (50 ft) + 0 + 491,9600 ft.lbf/lbm + Ws = 0 Ws = -541,9600 ft.lbf/lbm

Efisiensi pompa (𝜂) = 80%

Ws =- 𝜂 x Wp

Wp = -0,8 x -541,9600 ft.lbf/lbm

Wp = 433,5680 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp

(7)

= 454,6906 lbm/s x 433,5680 ft.lbf/lbm x 1 hp

550 ft.lbf/s

= 358,4349 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor = 358,4349 hp

4. Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (T-201)

Fungsi : Membuat larutan alum [Al2(SO4)3]

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan Konstruksi : Carbon steel SA-283 Grade C

Jumlah : 1 Unit

Volume tangki :

Al2(SO4)3 yang digunakan = 50 ppm

Al2(SO4)3yang digunakan berupa larutan 30% (% berat) Laju massa Al2(SO4)3 = 37,123 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3 30% = 1.363 kg/m3 = 85,093 lbm/ft3 (Perry, 1997) Kebutuhan perancangan = 30 hari

Volume larutan (Vl) = 37,123

kg jam ×24 jam

hari x 30 hari 0,5 × 1.363 kg

m3

= 39,2211 m3 Faktor kelonggaran = 20 %, Maka:

Volume tangki = 1,2 x 39,2211 m3 = 47,0654 m3 Diameter dan tebal tangki :

Vs = π . Di

2 . Hs

4 (Brownells & Young, 1959)

Dimana:

Vs = Volume silinder (ft3)

Di = Diameter dalam silinder (ft) Hs = Tinggi tangka silinder (ft)

Ditetapkan: Perbandingan tinggi tangka dengan diameter tangka Hs : Di = 2 : 1

Maka:

Vs = π . Di

2 . (3/2 Di)

4

(8)

47,0654 m3 = π . Di

2 . (3 Di) 8

Di = 3,1065 m = 10,1918 ft Hs = 6,2129 m = 20,3837 ft Tinggi cairan dalam tangki:

Tinggi cairan dalam tangki = volume cairan x tnggi silinder volume silinder

= 39,2211 x 10,1918 47,0656

= 5,1774 m Phidrostatis = ρ x g x h

= 1.363 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 5,1774 m

= 69,1573 kPa

Faktor keamanan untuk tekanan = 5%

Pdesain = (100% + 5%) x (69,1573 + 101,325)

Pdesain = 179,0064 kPa

Joint efficiency = 0,8 (Brownells & Young, 1959) Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa

Tebal shell tangki:

t = P x D

(2 x S x E) - (1,2 x P)

= (179,0064) x (10,1918)

(2 x 87.218,714 x 0,8) - (1,2 x 179,0064) = 0,0039 in Faktor korosi = 1/8 in/tahun

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0039 in + 1/8 in = 0,1289 in

Tebal tangki standart yang digunakan 7/16 in (Brownells & Young, 1959) Daya Pengaduk

Tipe pengaduk : Flat six turbin imp Jumlah baffle : 4 buah

Da/Dt = 1/3 ; Da = (1/3 x 3,1065) m = 1,0354 m E/Da = 1 ; E = (1 x 1,0354) m = 1,0354 m L/Da = 1/4 ; L = (1/4 x 1,0354) m = 0,2588 m

(9)

W/Da = 1/5 ; W = (1/5 x 1,0354) m = 0,2070 m J/Dt = 1/12 ; J = (1/12 x 3,1065) m = 0,0862 m 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 blade

Kecepatan pengaduk N = 2 rps

Viskositas Al2(SO4)370% = 0,000672 lbm/ft.s (Othmer, 1967) Bilangan Reynold:

NRe = ρ x N x Da

2 µ

=(85,093) x (2) x (1,0354)2

0,000672 = 271.548,235

NRe> 10.000 maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

P = Kr x n3 x Da

5 x ρ

gc (McCabe, 1999)

Kr = 6.3 (McCabe, 1999)

=(6,3) x (2)3 x (1,0354)5 x (85,093) x (1)

(32,714) x (550) = 0,2837 hp Efisiensi motor penggerak = 80%

Daya motor penggerak =0,2837

0,8 = 0,3457 hp

5. Pompa Alum [Al2(SO4)3] (P-203)

Fungsi : Memompa alum dari tangki pelarutan alum ke clarifier

Jenis : Pompa injeksi

Jumlah : 2 unit (1 standby) Bahan Konstruksi : Commercial Steel

(10)

Data :

Laju alir massa (F) = 37,1239 kg/jam = 0,0227 lbm/s Densitas Al2(SO4)3 30% (ρ) = 1.363 kg/m3 = 85,093 lbm/ft3 Viskositas Al2(SO4)3 30% (μ) = 0,000672 lbm/ft3.s

Perhitungan :

Laju alir volume (Q) = 0,0227

lbm s 85,093 lbm

ft3

= 0,00026 ft

3 s

Diameter pipa ekonomis untuk aliran turbulen :

Dopt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Timmerhaus, 2004)

= 3,9 (0,00026)0,45(85,093)0,13

= 0,1713 in

Dari Appendix A.5-1 Geankoplis, dipilih pipa commercial steel:

Ukuran nominal = 1/8 in Schedule number = 40

Diameter dalam (ID) = 0,269 in = 0,0224 ft Diameter luar (OD) = 0,405 in = 0,0337 ft Inside sectional area = 0,0004 ft2

Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa :

V = Q

A

= 0,00026

0,0004

= 0,6679 ft/s Sehingga :

NRe = ρVD

μ

=

85,093 lbm

ft3 × 0,6679 ft

s × 0,0224 ft 0,000672 lbm

ft3s

= 1.895,9530

Untuk pipa commercial steel dengan Nre 1.895,9530 diperoleh harga f= 0,16 (Gambar 2.10-3, Geankoplis, 1997)

Kehilangan karena gesekan (friction loss):

(11)

1. 1 sharp edge enterance (hc) = 0,55 (1-A2

A1)( V

2 2a.gc)

= 0,55 (1-0)( 0,6679

2 2(1)(32,714))

= 0,0037 ft.lbf/lbm

2. 2 elbow 90o (hf) = n.Kf.(V

2 2.gc)

= 2(0,75)( 0,6679

2 (2)(32,714))

= 0,0102 ft.lbf/lbm

3. 1 check valve (hf) = n.Kf.(V

2 2.gc)

= 1(0,75)( 0,6679

2 (2)(32,714))

= 0,0051 ft.lbf/lbm

4. Pipa lurus 20 ft (Ff) = 4f.(∆L.V

D.2.gc)

= 4(0,16)( 20(0,6679)

(0,0224)(2)(32,714))

= 5,8291 ft.lbf/lbm

5. 1 sharp edge exit (hex) = (1-A2

A1)( V

2 2a.gc)

= (1-0)( 0,6679

2 2(1)(32,714))

= 0,0068 ft.lbf/lbm

Total friction loss ∑F = 5,8550 ft.lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli

1

((v2)2 – (v1)2) + g(z2 – z1) + P

2- P1

P + ∑F + Ws = 0 Dimana : v1 = v2

P1 = 101,325 kPa = 2116,22807 lbf/ft2 P2 = 101,325 kPa = 2116,22807 lbf/ft2

∆P = 0 lbf/ft2

∆z = 20 ft

(12)

0 + 32,714

ft s2 32,714 ft.lbmlb

f.s2

x (20 ft) + 0 + 5,8550 ft.lbf/lbm + Ws = 0 Ws = -25,8550 ft.lbf/lbm

Efisiensi pompa (𝜂) = 80%

Ws = - 𝜂 x Wp

Wp =-0,8 x -25,8550 ft.lbf/lbm

Wp = 20,6840 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp

= 0,0227 lbm/s x 20,6840 ft.lbf/lbm x 1 hp

550 ft.lbf/s

= 0,00085 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,00085 hp

6. Tangki Pelarutan Soda Abu [Na2CO3] (T-202)

Fungsi : Membuat larutan soda abu (Na2CO3) Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan Konstruksi : Carbon steel SA-283 Grade C

Jumlah : 1 Unit

Volume tangki :

Na2CO3yang digunakan = 27 ppm

Na2CO3yang digunakan berupa larutan 30% (% berat) Laju massa Na2CO3 = 20,0469 kg/jam

Densitas Na2CO330% = 1.327 kg/m3 = 82,8423 lbm/ft3 (Perry, 1997) Kebutuhan perancangan = 30 hari

Volume larutan (Vl) = 20,0469

kg jam ×24 jam

hari x 30 hari 0,3 × 1.327 kg

m3

= 36,2566 m3 Faktor kelonggaran = 20 %, Maka:

Volume tangki = 1,2 x 36,2566 m3 = 43,5080 m3

(13)

Diameter dan tebal tangki : Vs = π . Di

2 . Hs

4 (Brownells & Young, 1959)

Dimana:

Vs = Volume silinder (ft3)

Di = Diameter dalam silinder (ft) Hs = Tinggi tangka silinder (ft)

Ditetapkan: Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = 2 : 1

Maka:

Vs = π . Di

2 . (2/1 Di)

4

43,5080 m3 = π . Di

2 . (2 Di) 4

Di = 3,0261 m = 9,9283 ft Hs = 6,0522 m = 19,8566 ft Tinggi cairan dalam tangki:

Tinggi cairan dalam tangki = volume cairan x tnggi silinder volume silinder

= 36,2566 x 6,0522 43,5080

= 5,0435 m Phidrostatis = ρ x g x h

= 1.327 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 5,0435 m

= 65,5897 kPa

Faktor keamanan untuk tekanan = 5%

Pdesain = (100% + 5%) x (65,5897 kPa + 101,325 kPa)

Pdesain = 175,2604 kPa

Joint efficiency = 0,8 (Brownells & Young, 1959) Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa

Tebal shell tangki:

(14)

t = P x D

(2 x S x E) - (1,2 x P)

= (175,2604) x (3,0261 )

(2 x 87.218,714 x 0,8) - (1,2 x 175,2604 ) = 0,0038 in Faktor korosi = 1/8 in/tahun

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0038 in + 1/8 in = 0,1288 in

Tebal tangki standart yang digunakan 3/16 in (Brownells & Young, 1959) Daya Pengaduk

Tipe pengaduk : Flat six turbin imp Jumlah baffle : 4 buah

Da/Dt = 1/3 ; Da = (1/3 x 3,0261) m = 1,0087 m E/Da = 1 ; E = (1 x 1,0087) m = 1,0087 m L/Da = 1/4 ; L = (1/4 x 1,0087) m = 0,2521 m W/Da = 1/5 ; W = (1/5 x 1,0087) m = 0,2017 m J/Da = 1/12 ; J = (1/12 x 1,0087) m = 0,0840 m 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 blade

Kecepatan pengaduk N = 2 rps

Viskositas Al2(SO4)370% = 0,000369 lbm/ft.s (Othmer, 1967) Bilangan Reynold:

NRe = ρ x N x Da

2 µ

= (82,8423 ) x (2) x (1,0087 )2

0,000369 = 456.870,5515

NRe> 10.000 maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

P = Kr x n3 x Da

5 x ρ

gc (McCabe, 1999)

Kr = 6.3 (McCabe, 1999)

(15)

P = (6,3) x (2)3 x (1,0087 )5 x (82,8423) x (1)

(32,714) x (550) = 0,2423 hp Efisiensi motor penggerak = 80%

Daya motor penggerak = 0,2423 hp

0,8 = 0,3029 hp 7. Pompa Soda Abu [Na2CO3] (P-204)

Fungsi : Memompa soda abu dari tangki pelarutan soda abu ke clarifier

Jenis : Pompa injeksi

Jumlah : 2 unit (1 standby) Bahan Konstruksi : Commercial Steel Data :

Laju alir massa (F) = 20,0469 kg/jam = 0,0122 lbm/s Densitas Na2CO3 30% (ρ) = 1.327 kg/m3 = 82,8423 lbm/ft3 Viskositas Na2CO3 30% (μ) = 0,000369 lbm/ft3.s

Perhitungan :

Laju alir volume (Q) = 0,0122

lbm s 82,8423 lbm

ft3

= 0,00014 ft

3 s

Diameter pipa ekonomis untuk aliran turbulen :

Dopt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Timmerhaus, 2004)

= 3,9 (0,00014)0,45(82,8423)0,13

= 0,1310 in

Dari Appendix A.5-1 Geankoplis, dipilih pipa commercial steel:

Ukuran nominal = 1/8 in Schedule number = 40

Diameter dalam (ID) = 0,269 in = 0,0224 ft Diameter luar (OD) = 0,405 in = 0,0338 ft Inside sectional area = 0,0004 ft2

Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa :

V = Q

A

(16)

= 0,00014

0,0004

= 0,3704 ft/s Sehingga :

NRe = ρVD

μ

=

82,8423 lbm

ft3 × 0,3704 fts × 0,0224 ft 0,000369 lbm

ft3s

= .864,5080

Untuk pipa commercial steel dengan nilai Nre 62,2798 diperoleh harga f = 0,16 (Gambar 2.10-3, Geankoplis, 1997)

Kehilangan karena gesekan (friction loss):

1. 1 sharp edge enterance (hc) = 0,55 (1-A2

A1)( V

2 2a.gc)

= 0,55 (1-0)( 0,3704

2 2(1)(32,714))

= 0,0011 ft.lbf/lbm

2. 2 elbow 90o (hf) = n.Kf.(V

2 2.gc)

= 2(0,75)( 0,3704

2 (2)(32,714))

= 0,0031 ft.lbf/lbm

3. 1 check valve (hf) = n.Kf.(V

2 2.gc)

= 1(0,75)( 0,3704

2 (2)(32,714))

= 0,0015 ft.lbf/lbm

4. Pipa lurus 20 ft (Ff) = 4f.(∆L.V

D.2.gc)

= 4(0,16)( 20(0,3704)

(0,0224)(2)(32,714))

= 3,2332 ft.lbf/lbm

5. 1 sharp edge exit (hex) = (1-A2

A1)( V

2 2a.gc)

= (1-0)( 0,3704

2 2(1)(32,714))

= 0,0020 ft.lbf/lbm

(17)

Total friction loss ∑F = 3,2412 ft.lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli

1

((v2)2 – (v1)2) + g(z2 – z1) + P

2- P1

P + ∑F + Ws = 0 Dimana : v1 = v2

P1 = 101,325 kPa = 2116,22807 lbf/ft2 P2 = 101,325 kPa = 2116,22807 lbf/ft2

∆P = 0 lbf/ft2

∆z = 20 ft 0 + 32,714

ft s2 32,714 ft.lbmlb

f.s2

x (20 ft) + 0 + 3,2412 ft.lbf/lbm + Ws = 0 Ws = -23,2412 ft.lbf/lbm

Efisiensi pompa (𝜂) = 80%

Ws = - 𝜂 x Wp

Wp = -0,8 x -23,2412 ft.lbf/lbm

Wp = 18,5929ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp

= 0,0122 lbm/s x 18,5929 ft.lbf/lbm x 1 hp

550 ft.lbf/s

= 0,00041 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,00041 hp

8. Clarifier (CL-201)

Fungsi : Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu

Bahan kontruksi : Carbon stell SA-283 grade C

Tipe : Ekternal solid recirculation clarifier

Jumlah : 1 unit

Data:

Laju massa air (F) : 742.478,914 kg/jam

(18)

Laju massa Al2(SO4)3 : 37,1239 kg/jam Laju massa Na2CO3 : 20,0469 kg/jam Laju massa total : 742.536,1623 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3 : 2.710 kg/m3 (Perry, 1997) Densitas Na2CO3 : 2.533 kg/m3 (Perry, 1997) Densitas air : 995,72 kg/m3

Reaksi koagulasi:

Al2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 2Al(OH)3 + 3Na2SO4 + 3CO2

Perhitungan:

Dari Metcalf & Eddy, 1984 diperoleh Untuk clarifier tipe upflow (radial):

Kedalaman = 5 – 10 m Settling time = 1 – 3 jam

Dipilih kedalaman air (H) = 8 m dan settling time = 2 jam Diameter dan tinggi clarifier:

Densitas larutan (ρ) = 742.536,1623

742.478,9914

995,72 + 37,1239 2.710 + 20,0462.533

= 995,7478 kg/m3 Volume cairan v =

742.536,1623 kg jam 995,7478kg

m3

x 2 jam = 1.491,2992 m3 D = (4 x v

π . H )1/2 =(4 ×1.491,2992

3,14 × 8 )1/2 = 15,4099 m

Tinggi clarifier = 1,5 x 15,4099 m = 23,1149 m

Phidrostatis = ρ x g x h

= 995,7478 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 8 m

= 78,0666 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa

P = 78,0666 kPa + 101,325 kPa = 179,3916 kPa Faktor keamanan untuk tekanan = 5%

Pdesain = 1,05 x 179,3916 kPa = 188,3612 kPa Joint efficiency = 0,8

(19)

Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 (Brownells & Young, 1959) Tebal shell tangki:

t = P x D

(2 x S x E) - (1,2 x P)

= (188,3612 ) x (15,4099)

(2 x 87.218,714 x 0,8) - (1,2 x 188,3612 ) = 0,0208 m = 0,8202 in Faktor korosi = 1/8 in/tahun

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,8202 in + 1/8 in = 0,9452 in

Tebal shell standart yang digunakan = ¼ in (Brownells & Young, 1959) 9. Pompa Clarifier (P-205)

Fungsi : Memompa air dari clarifier air ke sand filter

Jenis : Pompa sentrifugal

Jumlah : 2 unit (1 standby) Bahan Konstruksi : Commercial Steel Data :

Laju alir massa (F) = 742.478,9914 kg/jam = 454,6906 lbm/s Densitas air (ρ) = 995,72 kg/jam = 62,16 lbm/ft3 Viscositas (μ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft3.s Perhitungan :

Laju alir volume (Q) = 454,6906

lbms 62,16 lbm

ft3

= 7,3148 ft

3 s

Diameter pipa ekonomis untuk aliran turbulen :

Dopt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Timmerhaus, 2004)

= 3,9 (7,3148)0,45(62,16)0,13

= 16,3348 in

Dari Appendix E.19 Mc Graww Hill, dipilih pipa commercial steel:

Ukuran nominal = 6 in Schedule number = 80

Diameter dalam (ID) = 5,826 in = 0,3188 ft Diameter luar (OD) = 6 in

(20)

Inside sectional area = 0,0798 ft2

Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa :

V = Q

A

= 7,3142

0,0798

= 91,6647 ft/s Sehingga :

NRe =ρVD

μ

=

62,16 lbm

ft3 × 91,6647 fts × 0,3188 ft 0,0005 lbm

ft3s

= 3.632.966,4982

Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,00015 dan ε/D = 0,0004705 Maka harga f = 0,0045 (Gambar 2.10-3, Geankoplis, 1997)

Kehilangan karena gesekan (friction loss):

1. 1 sharp edge enterance (hc) = 0,55 (1-A2

A1)( V

2 2a.gc)

= 0,55 (1-0)( 91,6647

2 2(1)(32,714))

= 70,6323 ft.lbf/lbm

2. 2 elbow 90o (hf) = n.Kf.(V

2 2.gc)

= 2(0,75)( 91,6647

2 (2)(32,714))

= 192,6335 ft.lbf/lbm

3. 1 check valve (hf) = n.Kf.(V

2 2.gc)

= 1(0,75)( 91,6647

2 (2)(32,714))

= 96,3167 ft.lbf/lbm

4. Pipa lurus 50 ft (Ff) = 4f.(∆L.V

D.2.gc)

= 4(0,0045)( 50(91,6647) (0,3188)(2)(32,714))

= 3,9551 ft.lbf/lbm

(21)

5. 1 sharp edge exit (hex) = (1-A2

A1)( V

2 2a.gc)

= (1-0)( 91,6647

2 2(1)(32,714))

= 128,4223 ft.lbf/lbm

Total friction loss ∑F = 491,9600 ft.lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli

1

((v2)2 – (v1)2) + g(z2 – z1) + P

2- P1

P + ∑F + Ws = 0 Dimana : v1 = v2

P1 = 101,325 kPa = 2116,22807 lbf/ft2 P2 = 101,325 kPa = 2116,22807 lbf/ft2

∆P = 0 lbf/ft2

∆z = 50 ft 0 + 32,714

ft s2 32,714 ft s2

x (50 ft) + 0 + 491,9600 ft.lbf/lbm + Ws = 0 Ws = -541,9600 ft.lbf/lbm

Efisiensi pompa (𝜂) = 80%

Ws =- 𝜂 x Wp

Wp = -0,8 x -541,9600 ft.lbf/lbm

Wp = 433,5680 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp

= 454,6906 lbm/s x 433,5680 ft.lbf/lbm x 1 hp

550 ft.lbf/s

= 358,4349 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor = 358,4349 hp

(22)

10. Sand Filter (V-201)

Fungsi : Tempat menyaring partikel-partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari clarifier

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan kontruksi : Carbon steel SA-283 grade C

Jumlah : 1 unit

Volume tangki

Laju alir massa (F) = 742.478,9914 kg/jam = 454,6904 lbm/s Densitas air (ρ) = 995,72 kg/m3 = 62,16 lbm/ft3 Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 0,0005 16 lbm/ft3.s Faktor kelonggaran = 20%

Sand filter dirancang untuk menampung ¼ jam operasi Direncanakan volume bahan penyaring 1/3 volume tangki Volume air (Va) = 7442.478,9914 jamkg x 0,25 jam

995,72 kg m3

= 186,4176 m3

Volume tangki (Vt) = (1,2 x 186,4176) m3 = 233,7011 m3 Volume total = (1 + 0,3) x 233,7011 m3 = 290,8114 m3 Diamter dan tebal tangki

Vs = π . Di

2 . Hs

4 (Brownells & Young, 1959)

Dimana:

Vs = Volume silinder (ft3)

Di = Diameter dalam silinder (ft) Hs = Tinggi tangka silinder (ft)

Ditetapkan: Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = 4 : 3

Maka:

Vs = π . Di

2 . (4/3 Di) 4

290,8114 = π . Di

2 . (4 Di) 12

(23)

Di = 6,5253 m = 21,4084 ft Hs = 8,7004 m = 28,5446 ft Diameter dan tinggi tutup

Diameter tinggi tutup = diameter tangki = 6,5253 m

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup D : H = 4 : 1 Tinggi tutup = ¼ x (6,5253 m) = 1,6313 m

Tinggi tangki total = 6,5253 m + (2 x 1,6313 m) = 11,9630 m Tebal shell dan dan tutup tangki

Tinggi penyaring = ¼ x 11,9630 m = 2,9907 m Tinggi cairan dalam tangki = (186,4176 m3

223,7011 m3) x 11,9630 m = 9,9692 m

Phidrostatis = ρ x g x h

= 995,72 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 11,9630 m

= 97,2802 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa

P = 97,2802 kPa + 101,325 kPa = 198,6052 kPa Faktor keamanan untuk tekanan = 5%

Pdesain = (1,05 x 198,6052 kPa) = 208,5354 kPa

Joint efficiency = 0,8 (Brownells & Young, 1959) Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownells & Young, 1959) Tebal shell tangki:

t = P x D

(2 x S x E) - (1,2 x P)

= (208,5354 ) x (6,5253 )

(2 x 87.218,714 x 0,8) - (1,2 x 208,5354 ) = 0,0097 m = 0,3845 in Faktor korosi = 1/8 in/tahun

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,3845 in + 1/8 in = 0,5095 in

Tebal shell standart yang digunakan = 5/8 in (Brownells & Young, 1959)

11. Pompa Sand Filter (P-206)

Fungsi : Memompa air dari sand filter ke tangki air

Jenis : Pompa sentrifugal

(24)

Jumlah : 2 unit (1 standby) Bahan Konstruksi : Commercial Steel Data :

Laju alir massa (F) = 742.478,9914 kg/jam = 454,6906 lbm/s Densitas air (ρ) = 995,72 kg/jam = 62,16 lbm/ft3 Viscositas (μ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft3.s Perhitungan :

Laju alir volume (Q) = 454,6906

lbm s 62,16 lbm

ft3

= 7,3148 ft

3 s

Diameter pipa ekonomis untuk aliran turbulen :

Dopt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Timmerhaus, 2004)

= 3,9 (7,3148)0,45(62,16)0,13

= 16,3348 in

Dari Appendix E.19 Mc Graww Hill, dipilih pipa commercial steel:

Ukuran nominal = 6 in Schedule number = 80

Diameter dalam (ID) = 5,826 in = 0,3188 ft Diameter luar (OD) = 6 in

Inside sectional area = 0,0798 ft2

Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa :

V = Q

A

= 7,3142

0,0798

= 91,6647 ft/s Sehingga :

NRe =ρVD

μ

=

62,16 lbm

ft3 × 91,6647 ft

s × 0,3188 ft 0,0005 lbm

ft3s

= 3.632.966,4982

Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,00015 dan ε/D = 0,0004705 Maka harga f = 0,0045 (Gambar 2.10-3, Geankoplis, 1997)

(25)

Kehilangan karena gesekan (friction loss):

1. 1 sharp edge enterance (hc) = 0,55 (1-A2

A1)( V

2 2a.gc)

= 0,55 (1-0)( 91,6647

2 2(1)(32,714))

= 70,6323 ft.lbf/lbm

2. 2 elbow 90o (hf) = n.Kf.(V

2 2.gc)

= 2(0,75)( 91,6647

2 (2)(32,714))

= 192,6335 ft.lbf/lbm

3. 1 check valve (hf) = n.Kf.(V

2 2.gc)

= 1(0,75)( 91,6647

2 (2)(32,714))

= 96,3167 ft.lbf/lbm

4. Pipa lurus 50 ft (Ff) = 4f.(∆L.V

D.2.gc)

= 4(0,0045)( 50(91,6647) (0,3188)(2)(32,714))

= 3,9551 ft.lbf/lbm

5. 1 sharp edge exit (hex) = (1-A2

A1)( V

2 2a.gc)

= (1-0)( 91,6647

2 2(1)(32,714))

= 128,4223 ft.lbf/lbm

Total friction loss ∑F = 491,9600 ft.lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli

1

((v2)2 – (v1)2) + g(z2 – z1) + P

2- P1

P + ∑F + Ws = 0 Dimana : v1 = v2

P1 = 101,325 kPa = 2116,22807 lbf/ft2 P2 = 101,325 kPa = 2116,22807 lbf/ft2

∆P = 0 lbf/ft2

(26)

∆z = 50 ft 0 + 32,714

ft s2 32,714 ft s2

x (50 ft) + 0 + 491,9600 ft.lbf/lbm + Ws = 0 Ws = -541,9600 ft.lbf/lbm

Efisiensi pompa (𝜂) = 80%

Ws =- 𝜂 x Wp

Wp = -0,8 x -541,9600 ft.lbf/lbm

Wp = 433,5680 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp

= 454,6906 lbm/s x 433,5680 ft.lbf/lbm x 1 hp

550 ft.lbf/s

= 358,4349 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor = 358,4349 hp

12. Tangki Air (T-203)

Fungsi : Tempat menampung air sementara untuk didistribusikan ke unit lain

Jenis : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan kontruksi : Carbon steel SA-283 Grade C

Jumlah : 1 unit Data:

Laju alir massa (F) = 742.478,9914 kg/jam = 454,6904 lbm/s Densitas air (ρ) = 995,72 kg/m3 = 62,16 lbm/ft3 Viskositas (µ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft3.s Tangki dirancang untuk kebutuhan selama 1 jam operasi

Volume air (Va) = 742.478,9914 kg/jam x 1 jam

995,72 kg/m3 = 745,6704 m3

Faktor kelonggaran = 20% maka:

Volume tangki = (1,2 x 745,6704 m3) = 849,8045 m3

(27)

Diamter dan tebal tangki Vs = π . Di

2 . Hs

4 (Brownells & Young, 1959)

Dimana:

Vs = Volume silinder (ft3)

Di = Diameter dalam silinder (ft) Hs = Tinggi tangka silinder (ft)

Ditetapkan: Perbandingan tinggi tangka dengan diameter tangki Hs : Di = 3 : 4

Maka:

Vs = π . Di

2 . (3/4 Di) 4

894,8045 = π . Di

2 . (3 Di) 16

Di = 11,4973 m = 37,7210 ft Hs = 8,6230 m = 28,2908 ft

Tinggi cairan dalam tangki = volume cairan x tinggi silinder volume silender

= (745,6704 m3× 8,6230 m

894,8045 m3 ) = 7,1858 m

Phidrostatis = ρ x g x h

= 995,72 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 7,1858 m

= 70,1200 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa

P = 70,1200 kPa + 101,325 kPa = 171,4450 kPa Faktor keamanan untuk tekanan = 5%

Pdesain = (1,05 x 171,4450 kPa) = 180,0173 kPa

Joint efficiency = 0,8 (Brownells & Young, 1959) Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownells & Young, 1959) Tebal shell tangki:

t = P x D

(2 x S x E) - (1,2 x P)

(28)

= (180,0173 ) x (11,4973)

(2 x 87.218,714 x 0,8) - (1,2 x 180,0173 ) = 0,0148 m = 0,5848 in Faktor korosi = 1/8 in/tahun

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0, 5848 in + 1/8 in = 0,7098 in

Tebal shell standart yang digunakan = 1 1/8 in (Brownells & Young, 1959)

13. Pompa Tangki Air (P-207)

Fungsi : Memompa air dari tangki air ke kation exchanger

Jenis : Pompa sentrifugal

Jumlah : 2 unit (1 standby) Bahan Konstruksi : Commercial Steel Data :

Laju alir massa (F) = 742.478,9914 kg/jam = 454,6906 lbm/s Densitas air (ρ) = 995,72 kg/jam = 62,16 lbm/ft3 Viscositas (μ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft3.s Perhitungan :

Laju alir volume (Q) = 454,6906

lbm s 62,16 lbm

ft3

= 7,3148 ft

3 s

Diameter pipa ekonomis untuk aliran turbulen :

Dopt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Timmerhaus, 2004)

= 3,9 (7,3148)0,45(62,16)0,13

= 16,3348 in

Dari Appendix E.19 Mc Graww Hill, dipilih pipa commercial steel:

Ukuran nominal = 6 in Schedule number = 80

Diameter dalam (ID) = 5,826 in = 0,3188 ft Diameter luar (OD) = 6 in

Inside sectional area = 0,0798 ft2

Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa :

V = Q

A

(29)

= 7,3142

0,0798

= 91,6647 ft/s Sehingga :

NRe =ρVD

μ

=

62,16 lbm

ft3 × 91,6647 ft

s × 0,3188 ft 0,0005 lbm

ft3s

= 3.632.966,4982

Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,00015 dan ε/D = 0,0004705 Maka harga f = 0,0045 (Gambar 2.10-3, Geankoplis, 1997)

Kehilangan karena gesekan (friction loss):

1. 1 sharp edge enterance (hc) = 0,55 (1-A2

A1)( V

2 2a.gc)

= 0,55 (1-0)( 91,6647

2 2(1)(32,714))

= 70,6323 ft.lbf/lbm

2. 2 elbow 90o (hf) = n.Kf.(V

2 2.gc)

= 2(0,75)( 91,6647

2 (2)(32,714))

= 192,6335 ft.lbf/lbm

3. 1 check valve (hf) = n.Kf.(V

2 2.gc)

= 1(0,75)( 91,6647

2 (2)(32,714))

= 96,3167 ft.lbf/lbm

4. Pipa lurus 50 ft (Ff) = 4f.(∆L.V

D.2.gc)

= 4(0,0045)( 50(91,6647) (0,3188)(2)(32,714))

= 3,9551 ft.lbf/lbm

5. 1 sharp edge exit (hex) = (1-A2

A1)( V

2 2a.gc)

= (1-0)( 91,6647

2 2(1)(32,714))

= 128,4223 ft.lbf/lbm

Total friction loss ∑F = 491,9600 ft.lbf/lbm

(30)

Dari persamaan Bernoulli

1

((v2)2 – (v1)2) + g(z2 – z1) + P

2- P1

P + ∑F + Ws = 0 Dimana : v1 = v2

P1 = 101,325 kPa = 2116,22807 lbf/ft2 P2 = 101,325 kPa = 2116,22807 lbf/ft2

∆P = 0 lbf/ft2

∆z = 50 ft 0 + 32,714

ft s2 32,714 ft s2

x (50 ft) + 0 + 491,9600 ft.lbf/lbm + Ws = 0 Ws = -541,9600 ft.lbf/lbm

Efisiensi pompa (𝜂) = 80%

Ws =- 𝜂 x Wp

Wp = -0,8 x -541,9600 ft.lbf/lbm

Wp = 433,5680 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp

= 454,6906 lbm/s x 433,5680 ft.lbf/lbm x 1 hp

550 ft.lbf/s

= 358,4349 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor = 358,4349 hp

14. Penukar Kation (Cation Exchanger) (T-204)

Fungsi : Mengikat senyawa logam yang terdapat dalam air umpan ketel (umpan boiler)

Bentuk : Silinder tegak dengan atas dan bawah elipsoidal Bahan kontruksi : Carbon steel SA-283 grade C

Jumlah : 1 unit

(31)

Data:

Laju alir massa air = 19.097,155 kg/jam = 11,6950 lbm/s

Densitas air = 995,72 kg/m3 = 62,16 lbm/ft3 (Perry, 1997) Direncanakan ¼ volume tangki berisi resin

Volume larutan (V1) = 19.097,155 kg/jam x 5/4

995,72 kg/m3 = 23,9740 m3 Faktor kelonggaran = 20%, maka:

Volume tangki = 1,2 x 23,9740 m3 = 28,7688 m3 Diameter dan tebal tangki

Volume silinder tangki

V = ¼ x π x Dt2 x Hs (Hs : Dt = 3 : 2) Vs = ¼ x π x Dt3 = 1,1775 Dt3

Volume tutup tangka ellipsoidal (Vh)

Vh = 1/24 x π x Dt3 = 0,1308 Dt3 (Brownells & Young, 1959) Volume tangki (Vt)

Vt = Vs + Vh

28,7688 = 1,1775 Dt3 + 0,1308 Dt3 21,9889 = 1,30833 Dt3

Dt = 2,8015 m Tinggi silinder (Hs) Hs = 3/2 x Dt

Hs = 3/2 x 2,8015 m = 4,2023 m Tinggi head (Hh) : (Hh : Dt = 1 : 4) Hh = ¼ x Dt

Hh = ¼ x 2,8015 m = 0,7003 m

(32)

Tinggi total tangki (Ht):

Ht = Hs + (2 x Hh)

= 4,2023 m + (2 x 0,7003 m) = 5,6031m Tinggi cairan dalam tangki (Hc):

Tinggi cairan dalam tangki = Vc x Hs

Vs

= (23,9740 × 14,2023 28,7688 )

= 3,5019 m

Phidrostatis = ρ x g x h

= 995,72 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 3,5019 m

= 41,0068 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = (41,0068 + 101,325) kPa = 142,3318 kPa Faktor keamanan untuk tekanan = 5%

Pdesain = (1,05 x 142,3318 kPa) = 149,4484 kPa

Joint efficiency = 0,8 (Brownells & Young, 1959) Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownells & Young, 1959) Tebal shell tangki:

t = P x D

(2 x S x E) - (1,2 x P)

= (149,4484 ) x (2,8015 )

(2 x 87.218,714 x 0,8) - (1,2 x 149,4484 ) = 0,0030 m = 0,1182 in Faktor korosi = 1/8 in/tahun

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,1182 in + 1/8 in = 0,2432 in

Tebal shell standart yang digunakan = 3/16 in (Brownells & Young, 1959)

Volume resin =

1

4 x 19.097,155 kg jam

995,72 kg/m3 = 4,7948 m3

15. Tangki Pelarutan H2SO4 (T-205)

Fungsi : Tempat membuat larutan asam sulfat (H2SO4) Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

(33)

Bahan kontruksi : Carbon steel SA-283 grade C

Jumlah : 1 unit

Volume tangki

Laju massa H2SO4 = 2,0554 kg/jam

Densitas H2SO4 50% = 1.387 kg/m3 = 86,5879 lbm/ft3 (Perry, 1997) Kebutuhan perancangan = 30 hari

Volume larutan (V1) = 2,0554 kg/jam x 30 hari x 24 jam/hari

0,5 x 1.387 kg/m3 = 2,1339 m3 Faktor kelonggaran = 20%, maka:

Volume tangki (Vt) = (1,2 x 2,1339 m3) = 2,5607 m3 Diamter dan tebal tangki

Vs = π . Di

2 . Hs

4 (Brownells & Young, 1959)

Dimana:

Vs = Volume silinder (ft3)

Di = Diameter dalam silinder (ft) Hs = Tinggi tangka silinder (ft)

Ditetapkan: Perbandingan tinggi tangka dengan diameter tangka Hs : Di = 3 : 2

Maka:

Vs = π . Di

2 . (3/2 Di) 4

2,5607 = π . Di

2 . (3 Di) 8

Di = 1,2955 m Hs = 1,9433 m

Tinggi cairan dalam tangki:

Tinggi cairan dalam tangki = volume cairan x tinggi silinder volume silinder

= 2,1339 m3 × 1,9433 m

2,5607 m3 = 1,6194 m

Phidrostatis = ρ x g x h

= 1.387kg/m3 x 9,8 m/s2 x 1,6194 m

(34)

= 26,4157 kPa

Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = (26,4157 + 101,325) kPa = 127,7407 kPa Faktor keamanan untuk tekanan = 5%

Pdesain = (1,05 x 127,7407 kPa) = 134,1278 kPa

Joint efficiency = 0,8 (Brownells & Young, 1959) Allowable stress =12.650 psia = 87.218.714 kPa

Tebal shell tangki:

t = P x D

(2 x S x E) - (1,2 x P)

= (134,1278 ) x (1,2955)

(2 x 87.218,714 x 0,8) - (1,2 x 134,1278 ) = 0,0012 m = 0,0490 in Faktor korosi = 1/8 in/tahun

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0, 0490 in + 1/8 in = 0,1740 in

Tebal tangki standart yang digunakan 1/4 in (Brownells & Young, 1959) Daya Pengaduk

Tipe pengaduk : Flat six turbin imp Jumlah baffle : 4 buah

Da/Dt = 1/3 ; Da = (1/3 x 1,2955 m) = 0,4318 m E/Da = 1 ; E = (1 x 0,4318 m) = 0,4318 m L/Da = 1/4 ; L = (1/4 x 0,4318 m) = 0,1079 m W/Da = 1/5 ; W = (1/5 x 0,4318 m) = 0,0863 m J/Dt = 1/12 ; J = (1/12 x 1,2955 m) = 0,1079 m 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 blade

Kecepatan pengaduk N = 1 rps

Viskositas H2SO4 50% = 0.00034942 lbm/ft.s (Othmer, 1967)

(35)

Bilangan Reynold:

NRe = ρ x N x Da

2 µ

=(86,5879) x (1) x (0,4318 )2

0,00034942 = 415.957,0511

NRe> 10.000 maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

P = Kr x n3 x Da

5 x ρ

gc (McCabe, 1999)

Kr = 6.3 (McCabe, 1999)

=(6,3) x (1)3 x (0,4318 )5 x (86,4879)

(32,174) x (550) = 0,00046 hp

Efisiensi motor penggerak = 80%

Daya motor penggerak =0,00046 hp

0,8 = 0,00057 hp

16. Pompa Penukar Kation (Cation Exchanger) (P-208)

Fungsi : Memompa air dari kation exchanger ke anion exchanger

Jenis : Pompa sentrifugal

Jumlah : 2 unit (1 standby) Bahan Konstruksi : Commercial Steel Data :

Laju alir massa (F) = 19.907,155 kg/jam = 11,6950 lbm/s Densitas air (ρ) = 995,72 kg/jam = 62,16 lbm/ft3 Viscositas (μ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft3.s Perhitungan :

Laju alir volume (Q) = 11,6950

lbm s 62,16 lbm ft3

= 0,1881 ft

3 s

Diameter pipa ekonomis untuk aliran turbulen :

Dopt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Timmerhaus, 2004)

= 3,9 (0,1881)0,45(62,16)0,13

= 3,1458 in

Dari Appendix A.5-1 Geankoplis, dipilih pipa commercial steel:

Ukuran nominal = 1 in

(36)

Schedule number = 40

Diameter dalam (ID) = 1,049 in = 0,0874 ft Diameter luar (OD) = 1,315 in = 0,1096 ft Inside sectional area = 0,006 ft2

Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa :

V = Q

A

= 0,1881

0,006

= 31,3568 ft/s Sehingga :

NRe = ρVD

μ

=

62,16 lbm

ft3 × 31,3568 fts × 0,0874 ft 0,0005 lbm

ft3s

= 340.779,372

Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,00015 dan ε/D = 0,00172 Maka harga f = 0,008 (Gambar 2.10-3, Geankoplis, 1997)

Kehilangan karena gesekan (friction loss):

1. 1 sharp edge enterance (hc) = 0,55 (1-A2

A1)( V

2 2a.gc)

= 0,55 (1-0)( 31,3568

2 2(1)(32,714))

= 8,2654 ft.lbf/lbm

2. 2 elbow 90o (hf) = n.Kf.(V

2 2.gc)

= 2(0,75)( 31,3568

2 (2)(32,714))

= 22,5420 ft.lbf/lbm

3. 1 check valve (hf) = n.Kf.(V

2 2.gc)

= 1(0,75)( 31,3568

2 (2)(32,714))

= 11,2710 ft.lbf/lbm

4. Pipa lurus 20 ft (Ff) = 4f.(∆L.𝑉

2 D.2.gc)

(37)

= 4(0,008)( 20(31,3568)2 (0,0874)(2)(32,714))

= 3,5087 ft.lbf/lbm

5. 1 sharp edge exit (hex) = (1-A2

A1)( V

2 2a.gc)

= (1-0)( 31,3568

2 2(1)(32,714))

= 15,1280 ft.lbf/lbm

Total friction loss ∑F = 60,6152 ft.lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli

1

((v2)2 – (v1)2) + g(z2 – z1) + P

2- P1

P + ∑F + Ws = 0 Dimana : v1 = v2

P1 = 101,325 kPa = 2.116,22807 lbf/ft2 P2

Referensi

Dokumen terkait

Dalam tugas akhir ini membatasi masalah tentang penelitian pompa pipa dengan variasi diameter pipa lengan yang menggunakan 2 keluaran untuk mengetahui efisiensi dari pompa

“Analisa Performance Pompa Sentrifugal Terhadap Kapasitas Aliran”. Penulis berupaya semaksimal mungkin untukmendapatkan hasil terbaik, yang nantinya dapat dimanfaatkan oleh

Hasil head yang dihasilkan pompa, didukung dari hasil pola aliran yang terbentuk pada pompa sentrifugal untuk fluida air gambut dimana menunjukan bahwa baik

Adapun judul Skripsi ini adalah “Perancangan Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 100m 3 /jam dan Head Pompa 44m untuk Suplai Air Barometrik Condenser.. Selama penulisaan laporan

Motor penggerak yang digunakan berupa motor AC dengan daya 250 watt sedangkan pompa yang digunakan adalah pompa sentrifugal radial flow dengan pipa suction dan

Hasil head yang dihasilkan pompa, didukung dari hasil pola aliran yang terbentuk pada pompa sentrifugal untuk fluida air gambut dimana menunjukan bahwa baik

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik pompa sentrifugal aliran campur pada berbagai putaran, agar dapat menjadi acuan dalam pengaturan kerja

Hasil penelitian yaitu head pompa yang diperoleh cukup tinggi sehingga dapat menentukan daya yang dibutuhkan pompa dengan kapasitas yang tinggi, kecepatan aliran pada pipa hisap dan