Appendiks C Spesifikasi Peralatan Pabrik Maltosa
-
Upload
imam-naufal -
Category
Documents
-
view
331 -
download
12
description
Transcript of Appendiks C Spesifikasi Peralatan Pabrik Maltosa
-
1. TAPIOCA STORAGE (F-111)
Fungsi : Menampung dan mengatur rate tepung tapioka yang akan
masukke screw conveyor
Tipe : Bin
Bentuk : Silinder tegak dengan tutup atas flat dan bagian bawah konis
( a = 90o
)
Bahan konstruksi : Carbon steel SA 283 grade C
Jumlah : 1 unit
Hold up time : 8 jam
Tekanan operasi : 1 atm = psig
Temperatur operasi :oC =
oF
Pengelasan : double welded butt joint
faktor korosi :
Massa tepung tapioka tertampung tiap tangki = kg/jam
= lb/jam
r Tepung Tapioka = kg/L = lb/ft3
Volume tepung tapioka = volume total
V tepung tapioka dalam tangki (V1)=
= ft3
Volume tangki =
= ft3
Menentukan Dimensi Tangki
Tangki berupa silinder tegak dengan tutup atas flat dan bawah berbentuk conical
Digunakan dimensi H/D = 2
= p D2
H
6276,474
13837,114
Komponen m (kg) r (kg/L) V(L)
APPENDIKS C
PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
14,696
30 86
1/8
8 jam87,661919
1262,7708
100x 1262,7708 ft
3
80
1,404 87,6619
80%
13837,114ft3/jam x
Air 3765,884 0,983 3830,076
Total 31382,368 22348,733
Lemak 156,912 0,919 170,681
Serat 31,382 1,327 23,642
Pati 27271,278 1,504 18128,193
Protein 156,912 0,800 196,140
1578,4635
Volume silinder 0,25
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-2
= p D2
2 D
= D3
p D3
a )
= p D3
x )
= D3
= +
= (OD)3
+ (OD)3
= (OD)3
= ft = in
standarisasi OD : = in
Tinggi bagian silinder tangki (Hs)= 2 x = in
OD =
a )
Tinggi total bin = +
= ft + ft
= ft
Volume konis = ft3
V tepung tapioka dalam shell= V tepung tapioka dalam tangki - V konis
= ft3
- ft3
= ft3
V tepung tapioka dalam shell
p D2
= ft
Tinggi tepung tapioka dalam bin= tinggi konis + tinggi tepung dalam shell
= ft + ft
= ft
Menentukan Tekanan Desain (Pd)
Tekanan operasi tangki sama dengan tekanan atmosfir ditambah dengan
ditentukan pula oleh tekanan padatan.
g
gc
Pd = x Ppadatan
= x
= psia
Ketebalan shell
f = psi (allowable stress) (Tabel 13.1, Brownell & Young)
OD 236
Tinggi tutup konis =0,5
59 in =
1578,4635 1,70238
OD 9,75123 117,015
OD 118
V total V silinder V konis
1578,4635 1,57143 0,1310
0,5
24 tan ( 0,5 90o
0,1310
0,25
1,5714
Volume konis =24 tan (
1,05
1,05 0,19651
0,20634
12650
15,2355
20,1522
Ppadatan = Hp = 0,19651 psi
1138,2575
Tinggi tepung tapioka dalam shell =0,25
15,2355
4,91667
19,67 4,92
24,58
124,5133
1262,7708 124,5133
4,92 fttan ( 0,5
tinggi shell tinggi konis
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-3
E = (joint efficiency)(Tabel 13.2, Brownell & Young)
c = (faktor korosi)
Pd(pers. 13-1 Brownell & Young)
2 f E
x
2 x x
= in
Diambil tebal plate standard = in
= + 2 t shell
= - 2 t shell
= in
Ketebalan Konis
Pd OD
2 a f E
x
2 x 60o
x x
= in
Tebal konis standard = in = in
Ketebalan Tutup atas
diambil tebal tutup atas = in
Perhitungan diameter nozzle
Inlet nozzle
Diameter inlet nozzle tepung tapioka ditetapkan = in
didapat : = in
= m
= ft
= in
= m
= ft
= ft2
outlet nozzle
Diameter outlet nozzle tepung tapioka ditetapkan= in
didapat : OD = in
= m
= ft
ID = in
= m
= ft
A = ft2
80%
=0,20634 118
+ 1/8cos 12650 0,8
117,625
t = + ccos
0,1262
3/16
OD ID
ID OD
=0,20634 118
+ 1/812650 0,8
1/8
t shell =OD
+ c
0,31883
0,07986
80
4,5
0,1143
0,375
3,826
0,09718
0,28895
0,948
A 0,07986
4 sch
80
OD 12,75
0,32385
1,0625
ID 11,376
0,127
3/16 0,1875
3/16
12 sch
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-4
2. SCREW CONVEYOR (J - 113)
Fungsi : Mengangkut tepung tapioka dari bin menuju tapioca milk pit
Jumlah : 1 unit
Rate massa screw conveyor = kg/jam
= lb/menit
C L W F(Badger, hal 713)
Dimana :
C = kapasitas, ft3/menit
L = panjang, ft
W = densitas material, lb/ft3
F = material factor (tipe d)
F untuk tepung tapioka =(Badger, tabel 16-6, hal 711)
L diambil = ft( Badger, tabel 16-6, hal 711)
lb/menit
lb/ft3
= ft3/menit
x x x
= (2< hp)
Sehingga, hp = x 2 =
= hp
Maka didapat, C = ft3/menit
= ft3/jam
Dipakai diameter = in
Didapat = rpm (Badger, Fig 16-20, hal 712)
3. TAPIOCA MILK PIT (F-110)
Fungsi : Menampung dan menghomogenkan bubur tapioca
Tipe : Tangki tertutup berbentuk kubus dilengkapi pengaduk
Bahan : Concrete
Kapasitas : kg/5 jam = kg/jam
Setiap lima jam bubur tapioka tersebut dipompakan ke tangki pencampur
pertama, sehingga feed masuk tapioca milk pit selama lima jam adalah :
1,2
15
kapasitas (C) =576,546
87,662
15691,184
576,546
hp =33000
Protein 156,912 0,800 196,1398
Lemak 156,912 0,919 170,68076
Komponen m (kg) r (kg/L) V(L)
Pati 27271,278 1,504 18128,193
6,57693
394,616
10
52
82640,237 16528,047
1,2
33000
0,314
0,314 0,63
0,7
6,5769
hp =6,57693 15 87,6619
Total 31382,368 22348,733
Serat 31,382 1,327 23,642446
Air 3765,884 0,983 3830,0763
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-5
larutan tapioka = kg/L = kg/m3
= lbm/ft3
Asumsi :
- Volume bahan = total volume tangki
- Panjang tangki = 3 X
Lebar tangki = 3 X
Kedalaman tangki = 3 X
= m3
Volume tangki = P x L x T
= 3 X x3 X x3 X
= X3
= m
Panjang tangki = 3 x = m
Lebar tangki = 3 x = m
Kedalaman tangki = 3 x = m
Perhitungan pengaduk :
Digunakan impeller jenis turbine dengan 6 buah flat blade dengan 4 baffle
Da (diameter impeller) = x Ds , asumsi Ds (lebar pit) = m
= x m
= m
= ft
= x Da
= x m
= m
= ft
= x Da
= x m
= m
= ft
= x Ds
= x m
= m
= ft
Panjang tangki x Lebar tangki
X3 =
31,927= 1,182 m
3
27
31926,761 L0,7
31,927
31,927
31,927 27
70%
Volume tangki tapioca milk pit =Volume larutan
0,7
=22348,733
=
1,404 1404,21
87,6667
0,264
0,867
Tinggi liquid=Volume tangki
x
0,264
0,867
Lebar baffle 1/12
1/12 3,17
0,211
0,694
Panjang blade 1/4
1/4 1,057
1,057
3,469
Lebar blade 1/5
1/5 1,057
1,06 3,17
1/3 3,17
1/3 3,17
X 1,06
1,06 3,17
1,06 3,17
70%
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-6
x
= ft
Tinggi liquid x Sg liquid
= ( kg/m3
/ g/m3
)
=
= 1 buah pengaduk
N (kecepatan putar impeller) = 1 rps = rpm
Menghitung viskositas campuran :
1 + s( Perry's edisi V, hal 3.247 )
( 1 - s )4
dimana : = viskositas campuran (cp)
= viskositas air (cp)
= volume fraksi padatan
didapat : = cp
=
1 + x
( 1 - ) 4
= cp
lbm/ft s
cp
= lbm/ft s
NRe (bilangan Reynold)
D2
N
x2
x 1
=
Np (bilangan daya) untuk =
= 5(Geankoplis, 1993)
P (daya yang dipakai pengaduk),
r P = Np x N3 x Da5 x /gc
gc
=27616,484
3765,8842
7,33333
m =0,5 7,33333
m
l
s
l 0,8007
s =Massa padatan tapioca milk
Massa air tapioca milk
1000
3,17
0,98295
60
m=
0,5
l
7,28556
Jumlah pengaduk =Diameter pit
2,22 1404,21
=31,927
x 70% = 2,22 m3,17 3,17
P = Np N3 Da
5
3,46931
0,0000
6,8E+08
NRe 6,8E+08
Np
1,6E-06
NRe =
=87,6667
x 0,80077,33333
0,0023
= 0,0023 cp x6,72,E-04
1
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-7
hp
lbf.ft/s
kW
hp
= kW
Asumsi : Efisiensi =
4. POMPA TANGKI PENCAMPUR I (L-211)
Fungsi : Memompa larutan dari tapioca milk pit menuju tangki pencampur I
Tipe : Centrifugal Pump
Kapasitas : kg/jam
Bahan : Cast Iron
2
ft
1
3
Titik referens yang digunakan : titik 1 = Tangki tapioca pit
titik 2 = Tangki pencampur
Persamaan Bernoulli :(Geankoplis, pers 2.7-28, hal 64)
P2 - P1 ( Z2 - Z1 ) g -
Data-data :
Rate larutan = kg/jam
= lbm/s
Densitas larutan = kg/L
= lbm/ft3
5
Viskositas larutan = cp
= lbm/ft s
lbm/s
lbm/ft3
= ft3/s
x 3,47 5 x87,6667
32,174= 5 x 1 3
+ F )
33056,095
25
Ws = - ( +
11,6 kW = 12 kW80%
9,2836
80%
Power motor =9,2836
=
= 12,4496 hp x0,7457
1
= 6847,26 lbf.ft/s x1
550
20,2432
larutan 87,6598
0,231
0,002
0,000002
Rate volumetrik =Rate larutan
=
gc 2
33056,095
20,243
1,404
87,660
+v2
2v1
2
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-8
= m3/jam
= gpm
Perhitungan diameter pipa :
Asumsi : Aliran turbulen
Di optimum = x Qf x r(Timmerhaus, 2nd ed, pers (45) hal 306)
dimana : = fluid flow rate
= ft3/s
= densitas larutan
= lbm/ft3
Di optimum = x x
= in
= cm
Ditetapkan diameter nominal= 4 in(Geankoplis. App.A.5-1 hal.892)
= in = ft = m
= in = ft = m
= ft2
Check jenis aliran :
ft3/s
ft2
D v
x x
=
> , maka asumsi awal bahwa aliran Turbulen benar
Sehingga ukuran pipa keluar pompa dipilih : 4 in
Perhitungan friction losses :
Sudden Contraction
Asumsi : Luas permukaan 1 (A1) jauh lebih besar dari luas permukaan 3 (A3)
= x ( 1 - 0 )
=(Geankoplis, pers 2.10-16, hal 93)
2 a gc
a = 1 untuk aliran turbulen2
2 x 1 x
= ft.lbf/lbm
3,61
9,16279
sch 80
OD 4,50 0,38 0,11
87,6598
3,9 0,2310,45
87,65980,13
3,90,45 0,13
Qf
0,231
23,541
103,655
NRe 2100
sch 80
Kc = 0,55 x ( 1
=87,6598 0,32 2,892
0,000
51786451,34
2,89167 ft/sA 0,07986
NRe =
v (kecepatan alir) =Q
=0,23093
=
ID 3,83 0,32 0,10
A 0,07986
32,174
0,07147
hc = Kcv
2
hc = 0,55 x2,8917
-A3
)A1
0,55
0,55
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-9
Sambungan dan Valve
2 buah globe valve Kf =(Geankoplis, Tabel 2.10-1, hal 93)
4 buah elbow 90o
Kf =
Total Kf =
(Geankoplis, pers 2.10-17, hal 94)
2 a gc
a = 1 untuk aliran turbulen2
2 x 1 x
= ft.lbf/lbm
Pipa Lurus
Bahan pipa = Cast iron
Panjang pipa lurus = ft
Data-data yang diperoleh :
NRe =
e =(Geankoplis, fig 2.10-3, hal 88)
e / D =
f =(Geankoplis, fig 2.10-3, hal 88)
D = ft
v2
2 D gc
x2
2 x x
= ft.lbf/lbm
Sudden Expansion
Asumsi : Luas permukaan 2 (A2) jauh lebih besar dari luas permukaan 3 (A3)
= 1
v2 (Geankoplis, pers 2.10-15, hal 93)
2 2
2 x 1
= + + +
= + + +
= ft.lbf/lbm
P1 = Pa = lbf/ft2
P2 = Pa = lbf/ft2
- = lbf/ft2
1,94919
50
51786451,341
2,60E-04
2,68E-03
0,010
hf = 15 x2,89167
32,174
12
3
15
hf = Kfv
2
2,89= 4,18 ft lbf/lbm
F hc hf Ff hex
hex = Kex
= 1 x
2,89
0,319 32,174
0,81513
Kex = 1 -A3
A2
= 4 x 0,010 x50
0,319
Ff = 4 fL
101325 0,21163
P2 P1 0
0,07 1,95 0,82 4,18
7,01668
101325 0,21163
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-10
- = ft
- = ft/s
Persamaan Bernoulli :(Geankoplis, pers 2.7-28, hal 64)
P2 - P1 ( Z2 - Z1 ) g -
2 x 1
= - lbf ft/lbm
ft/s2
lbm.ft/lbf s2
= ft
= m
Diketahui rate volumetrik larutan= gpm
Diperoleh efisiensi pompa =(Peter&Timmerhaus, 5th ed, fig. 12 - 37, hal 516)
= ( )
= - x
-
Diketahui laju alir massa = lb/s
BHP = Laju alir massa x
= x
= lbf.ft/s
hp
lbf ft/s
= hp
Efisiensi motor =
maka, hp
= hp
KW
hp
= KW
= KW
gc 2
= - (0
+ 25 +2,89167
+v2
2v1
2
+ F )
v22
v12
2,892
Ws = - ( +
z2 z1 25
Wp =-33,463
= 45,8391 lbf.ft/ lb0,73
73%
Ws - Wp
-33,463 0,73 Wp
x32,174
32,174
33,4625
10,1995
103,655
gc
= - - 33,4625 lbf.ft/lbm
+ 7,01668 )87,6598
33,4625
Head pompa = - Wsg
1,57263
2
2,1089
= 2,10893 hp0,7457
1
550
1,68714
80%
Power motor =1,68714
80%
20,2432
Wp
20,2432 45,8391
927,929
= 927,929 lbf ft/s x1
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-11
5. TANGKI PENCAMPUR I (M-212)
Fungsi : Mencampur bahan baku untuk proses likuifikasi
Kondisi Operasi : P = atm
T =oC
Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk
standar dish head
Bahan : Stainless Steel SA 240 grade M tipe 316
Sistem Operasi : Batch
1. Menentukan Volume Tangki
Feed tangki pencampur I :
= kg/L
= lbm/ft3
Volume larutan = L
= ft3
Larutan pati menempati 80% volume tangki, maka volume tangki (Vt)
Volume tangki volume larutan pati
= ft3
V(L)
Pati 27271,278 1,5044 18128,193
Protein 156,912 0,8000 196,140
1
30
Komponen m (kg) r (kg/L)
74480,327
2630,234
=80%
3287,7921
r larutan =82640,237
74480,327
1,10956
69,2711
Air 55023,753 0,9832 55961,670
Total 82640,237 74480,327
Lemak 156,912 0,9193 170,681
Serat 31,382 1,3274 23,642
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-12
2. Menentukan Dimensi Tangki
a. OD dan tinggi bejana
Tangki berupa silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentukstandard dish head
Digunakan dimensi =
Volume silinder (Vs) = p x x Hs
= p x x
=
Volume tutup (Vdish) =
Volume total= + 2 Vdish
= + 2
= +
= ft3
= ft = in
diambil OD standar= in = ft
= ft = in (tinggi silinder)
Perhitungan bagian dished head
Menghitung tinggi tutup atas (ha)
ha = OD
= in
karena tutup atas dan bawah berjenis sama, maka:
ha = hb = in
=
= ft3
= -
= -
= ft3
Tinggi larutan dalam tangki (Hl)
p x
Ds
1,17857 Ds3
0,0847 Ds3
Vs
1,5
1/4 Ds2
1/4 Ds2
1,5
Hs/Ds
volume dalam tutup bawah
2630,234 232,417
2397,817
Hls =Vls
1/4 Ds2
Vdish 0,0847 Ds3
232,417
Vls volume larutan
Hs 21 252
0,169
28,392
28,392
Ds3
2439,07
Ds 13,4609 161,531
168 14
3287,7921 1,17857 Ds3
0,0847 Ds3
3287,7921 1,17857 Ds3
0,1694 Ds3
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
C
r
OA
B
A
sf
ID
a
t
OD
bicr
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-13
= ft = in
= + ha
= in = ft
Tinggi total tangki = + +
= + +
= in = ft
(tinggi total tangki tanpa memperhitungkan ketebalan tutup bejana)
b. Tekanan Desain
Pdesain = Phidrostatik
g
gc
= psi
c. Tebal silinder
Bahan konstruksi : Stainless Steel SA 240 grade M tipe 316
f = psi
c = in
Sambungan las, dipilih tipe double welded butt joint
E = (ASME, Tabel UW-12)
x
2 ( f E + Pdesain )
= in
Tebal standar = in = in
d. ID (inside diameter)
= - 2 ts
= -
= in = ft
e. Tebal tutup atas dan bawah yang berupa standar dished head
Pdesain r
f E - Pdesain
dianggap r = = in , maka
= in
Standarisasi tebal tutup standar berdasarkan tabel 5.7, Brownell :
tha (standar) = in = ft
pada tabel 5.7 (Brownel)
= in , r = in
sehingga perlu dilakukan perhitungan ulang tebal tutup atas
= in = in (standar)
karena tutup atas dan tutup bawah berupa standar dished head, maka :
144
9,05962
18750
1/8
0,8
t =Pdesain Do
308,784 25,732
1,05
= 1,05 x r x xHl
215,235 17,9362
h tutup atas h silinder h tutup bawah
28,392 252 28,392
=2397,817
154
15,5702 186,843
Hl Hls
tha 1/4 144
tha 0,202 1/4
OD 168
tha 0,215
1/4 0,021
tha =0,885
+ C0,1
ID OD
168 0,38
167,625 13,9688
+ c0,4
0,1757
3/16 0,1875
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-14
= = in
Dari tabel 5.7, Brownell, didapat : = in
= in
Tinggi total tangki dengan memperhitungkan ketebalan tutup bejana
Tinggi total tangki = + + +
= + + + 2
= in = ft
f. Menghitung diameter pelat awal untuk membuat tutup (Dblanko)
2 (tebal < 1 in)
3
= in
3. Pengaduk
a. Dimensi Pengaduk
m air = cp = lbm/ft.s
r larutan = lbm/ft3
1 + s( Perry 5th, page 3-247)
( 1 - s )4
= cp = lbm/ft.s
Dipakai impeller jenis turbine dengan 6 buah flat blade dengan 4 baffle.
= Ds
= ft = in
= Da
= ft = in
= Da
= ft = in
= Ds
= ft = in
Tinggi liquid x Sg liquid( joshi, hal.415 )
( / )
=
Ditetapkan jumlah pengaduk =
Letak pengaduk pertama = ft dari dasar shell
Letak pengaduk kedua dari pengaduk pertama:
tinggi liquid dalam silinder- Ds
-
2
tha thb 1/4
icr 10,125
sf 2
= 0,501901massa air dalam larutan 55023,753
m larutan (mm) =0,5
l
69,2711
fs =massa padatan dalam larutan
=27616,484
+ icr42
182,75
0,8007 0,00054
311,188 25,9323
Dblanko = OD +OD
+ 2 sf
h tutup atas h silinder h tutup bawah sf
28,594 252 28,594
=15,5702 4,667
62,4
14
1,42155
2
4,66667
=1/3
2
Jumlah pengaduk =Diameter pit
=17,9362 69,2711
1,1667 14,0
Lebar baffle 1/12
1,1667 14,0
Lebar blade 1/5
0,9333 11,2
Panjang blade 1/4
16,2723 0,01093
Diameter impeller (Da) 1/3
4,6667 56,0
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-15
= ft dari pengaduk 1
b. Kecepatan putar impeller
ditetapkan : = rpm = rps
= lbm/ft.s
c. Bilangan Reynold (NRe)
N r
=
d. Bilangan Daya (NP)
Dari kurva A (gambar 9-13), McCabe jilid 1
Untuk =
= 5
e. Daya yang dipakai pengaduk (P)
Dari persamaan (9-20) McCabe jilid 1, daya yang dibutuhkan adalah :
gc
untuk 2 stage pengaduk maka :
= 2 x hp
= hp
f. Daya Motor (Hp)
Kebocoran tenaga akibat poros dan bearing ( Gland losses):
Gland losses = Power input = Pi
Kebocoran tenaga akibat motor seperti pada belt dan gear
( Transmission system losses )
= power input
= Pi
Total hp yang diperlukan (Pi)
Pi = + Pi + Pi
Pi =
Pi = hp
kW
1 hp
= kW
Dipakai motor dengan power = kW
4. Perhitungan diameter nozzle
Perhitungan diameter nozzle inlet
Rate larutan masuk = kg/jam
r larutan masuk = kg/L = lbm/ft3
m larutan masuk = lbm/ft.s
5,452
N 37
20,3 0,1 0,2
0,7 20,3
29,0
20,32
10% 0,1
Transmission sistem losses 20%
0,2
Da5
= 10,16 hp550
P 10,16
85077,912
NRe 85077,912
NP
P =NP rlarutan N
3
0,61667
m 0,01093
NRe =Da
2
m
22
33056,095
1,10956 69,2673
0,01093
Pi = 29,0 hp0,7475
21,696
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-16
kg/jam
kg/L
= L/jam
= ft3/jam
= ft3/s
Dianggap aliran turbulen, maka dari Peter & Timmerhause, 4thed, hal 496
Di optimum = x Qf x r
= x x
= in
dari Geankoplis Appendiks A.5-1 dipilih : 4 in
maka: = in = ft
= in = ft
= ft2
cek jenis aliran :
kecepatan alir : ft3/s
ft2
= ft/s = ft/menit
r D v
m
x x
=
jadi anggapan aliran turbulen benar
Perhitungan diameter nozzle outlet
Rate larutan keluar = kg/jam
Campuran keluar tangki pencampur 1 dalam 2,5 jam :
r larutan keluar = kg/L = lbm/ft3
m larutan keluar = lbm/ft.s
kg/jam
kg/L
= L/jam = ft3/jam
= ft3/s
sch 80
OD 4,5 0,375
ID 3,826 0,319
3,9 0,292250,45
69,26730,13
3,890
29792,131
1052,093
0,2922
3,90,45 0,13
Rate volumetrik =33056,095
1,1096
Lemak 156,912 0,919 170,68076
Serat 31,382 1,327 23,642446
Pati 27271,278 1,504 18128,193
Protein 156,912 0,800 196,1398
7391,2052
33098,56
Komponen m (kg) r (kg/L) V (L)
3,65951 219,57
NRe =
=69,2673 0,319 3,65951
0,01093
A 0,07986
v =0,29225
0,07986
29832,9 1053,53
0,2926
1,10947 69,2616
0,01093
Rate volumetrik =33098,56
1,1095
a-amylase 17,181 1,050 16,362767
Total 82746,400 74582,139
Air 55103,593 0,983 56042,872
CaCl2 9,142 2,152 4,2481736
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-17
Dianggap aliran turbulen, maka dari Peter & Timmerhause
Di optimum = x Qf x r(Peter & Timmerhaus hal. 496)
= x x
= in
dari Geankoplis Appendiks A.5-1 dipilih : 4 in
maka : = in = ft
= in = ft
= ft2
cek jenis aliran :
Kecepatan alir : ft3/s
ft2
= ft/s = ft/menit
r D v
m
x x
=
jadi anggapan aliran turbulen benar
6. TANGKI PENAMPUNG CaCl2 (F-213)
Fungsi : Menyimpan larutan CaCl2 untuk proses Liquifikasi
selama 7 hari
Bentuk : Silinder dengan tutup atas berbentuk standard dished head dan tutup
bawah berbentuk konikal dengan suduto
Bahan : Stainless Steel
Tipe : SA 167 tipe 304 grade 3
Kapasitas : ft3
Jumlah : 1 buah
keterangan :
Ds : Diameter shell
Hs : Tinggi shell
hd : Tinggi tutup atas
tha : Tebal tutup atas
hc : Tinggi konis
tc : Tebal konis
Dno : Diameter nozzle outlet
Dni : Diameter nozzle inlet
ts : Tebal shell
Laju alir larutan CaCl2 = kg/jam
= lb/jam
3,9 0,292650,45
69,26160,13
3,8921
3,90,45 0,13
7400,7003
120
122,1805
17,7965
39,2341
3,66451 219,871
NRe =
=69,2616 0,31883 3,66451
0,01093
A 0,07986
v =0,29265
0,07986
sch 80
OD 4,5 0,375
ID 3,826 0,319
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
hd
HsDs
Dni
hc
tha
tc
ts
Do
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-18
larutan CaCl2 = kg/L
= lb/ft3
larutan CaCl2 = cp
= lb/ft.s
Laju alir volumetrik =
lb/jam
lb/ft3
= ft3/jam
= ft3/s
ft3
s
s jam
= ft3
Larutan menempati volume tangki keseluruhan (Vt)
Volume larutan
Menentukan dimensi tangki :
Direncanakan tangki berbentuk silinder tegak dengan tutup atas bentuk standar
dished head dan tutup bawah berbentuk konikal dengan suduto
asumsi dimensi Hs/Ds =
Volume silinder:
=
=
=
Volume tutup atas :
=
Volume tutup bawah :
tan (0.5)
x )
=
= + +
= + +
=
= ft = in
Diambil D standar, = in (Kode ASME)
67,4344
3,9
0,00262
Laju alir massa CaCl2
CaCl2
=39,2341
67,4344
1,0802
Ds
1,17857 Ds3
Vdish 0,0847 Ds3
Vs /4 Ds2
Hs
/4 Ds2
1,5
122,18 ft3
80% 0,8
120
1,5
80%
Vt = =97,7444
=
3600x 168 jam
1
97,7444
0,58181
0,00016
Volume larutan = 0,00016 x
OD 54
Ds3
122,18 1,33888 Ds3
Ds 4,50215 54,0259
122,18 1,17857 Ds3
0,0847 Ds3
0,07561
120
0,07561 Ds3
V total Vs Vdish Vkonis
Vkonis =Ds
3
24
=Ds
3
24 tan ( 0,5
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-19
= ft(Brownell & Young, tabel 5.7, hal 89)
Maka tinggi bagian silinder tangki
= in = ft
Menghitung bagian dished head (tutup atas) :
Tinggi tutup atas :
= OD
= x
= in = ft
Tinggi tutup bawah :
x
x )
= in = ft
Volume larutan pada tutup bawah =
= x3
= ft3
Volume larutan dalam shell = Volume larutan - Volume larutan tutup bawah
= -
= ft3
Volume larutan dalam shell
x2
= ft
Tinggi larutan dalam tangki HI = Tinggi larutan dlm shell+ Hd
= +
= ft
Tinggi total tangki = + +
= + +
= ft
Menentukan tekanan desain :
Tekanan Operasi = Tekanan atmosfir + Tekanan hidrostatik
g
gc
ft/s2
lbm.ft/lbf.s2
= psi
Tekanan perencanaan = P hidrostatik x
4,5
Hs 81 6,75
90,8548
Tinggi larutan dalam shell =/4 Ds
2
=90,855
/4 4,5
0,07561 Ds3
0,07561 4,5
6,88954
97,7444 6,88954
54
tan ( 0,5 120
15,5885 1,29904
Hk =0,5 do
tan (0.5)
=0,5
Hd 0,169
0,169 54
9,126 0,7605
x1
32,174 144
3,03023
1,05
= 67,4344 x32,174
x 6,47
6,75 0,76 1,3
8,81
P hidrostatik = HI
5,710
5,710 0,761
6,471
Hs Hd Hk
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-20
= x
= psia
Menentukan tebal tangki :
Tebal bagian silinder
Bahan konstruksi : Stainless steel
Spesifikasi : SA 167 tipe 304 Grade 3
Sambungan las : Double welded joint
f allowable = psi(Brownell & Young, App D, hal 342)
c = in
E =(Brownell & Young, hal 254)
Pi(Brownell, pers 13.1,h.254)
2 ( f E + Pi )
dimana: = Tebal bagian silinder ( in )
= Tekanan dalam bejana ( lb/in2 )
= Diameter luar silinder atau bejana ( in )
= Allowable stress ( lb/in2 )
= Faktor pengelasan
= Faktor korosi
x
2 ( x + x )
= in
Tebal shell standard = in(Brownell & Young, tabel 5.7, hal90)
= in
= - 2
= - 2 x
= in
Tebal tutup atas
Bentuk tutup atas berupa standard dished head
dianggap : r = = in
Pi r(Brownell & Young, pers 13.12, hal 258)
( f E - Pi )
x x
( x - x )
= in
Tebal tutup standard = in(Brownell & Young, tabel 5.7, hal 89)
= in
Dari tabel 5.7 Brownell, untuk
ts = in r =
icr = in , dan sf = in
Tebal tutup bawah
Bentuk tutup bawah berbentuk corong dengan suduto
3,18175 1,05
3,34083
18750
1/8
0,8
54 0,1875
53,625
OD 54
tha =0,885
+
0,13101
3/16
0,1875
ID OD ts
ts =3,34 54
+ 0,12518750 0,8 0,4 3,34
ts
Pi
OD
f
E
c
ts =OD
+ c0,4
120
0,13564
3/16
0,1875
3/16 54
3,25 1,75
+ 0,12518750 0,8 0,1 3,34
C0,1
=0,885 3,34 54
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-21
(Brownell, eq 6.154,h.118)
2 cos (0,5) ( f E + Pi )
= in
Tebal tutup standard = in(Brownell & Young, tabel 5.7, hal 89)
= in
Tinggi total tangki
Tinggi total = tinggi tutup atas + tinggi silinder+ tinggi tutup bawah + sf
= + + +
= in = ft
Perhitungan diameter nozzle
Inlet nozzle
Diameter inlet nozzleditetapkan= 4 in
didapat : = in
= m
= ft
= in
= m
= ft
= ft2
Outlet nozzle
Menghitung diameter outlet nozzle :
Asumsi : Aliran laminer
Di optimum = x Qf x r(Timmerhaus, 4th edition, hal 496)
= x x
= in
Ditetapkan diameter nominal : in(Geankoplis. App.A.5 hal.892)
didapat : = in
= m
= ft
= in
= m
= ft
= ft2
Check jenis aliran :
Q ft3/s
A ft2
D v
x x
=
0,13703
3/16
0,1875
9,3135 81 15,776
thb =Pi do
+ C0,4
0,017
0,056
ID 0,493
0,013
0,041
0,18
0,27629
3/8 sch 40
OD 0,675
A 0,07986
3,00,36 0,18
3,0 0,000160,36
67,43
0,114
0,375
ID 3,826
0,097
0,319
1,75
107,839 8,99
sch 80
OD 4,5
=67,4344 0,04108 0,12151
0,00262
128,456
= 0,12151 ft/s0,00133
NRe =
A 0,00133
v (kecepatan alir) = =0,00016
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-22
Nre < 2100, maka asumsi awal bahwa aliran Laminer benar
Sehingga ukuran pipa keluar pompa dipilih : in
7. TANGKI PENAMPUNG ENZIM a-AMYLASE (F-214)
Fungsi : Menyimpan enzim -amylase untuk proses Liquifikasi selama
2 hari
Bentuk : Silinder dengan tutup atas berbentuk standard dished head dan
tutup bawah berbentuk konikal dengan suduto
Bahan : Stainless Steel
Tipe : SA 167 tipe 304 grade 3
Kapasitas : ft3
Jumlah : 1 buah
Laju alir massa -amylase = kg/jam
= lb/jam
enzim -amylase = kg/L
= lb/ft3
enzim -amylase = cp
= lb/ft.s
lb/jam
lb/ft3
= ft3/jam
= ft3/s
=
Larutan menempati volume tangki keseluruhan (Vt)
Volume larutan
Menentukan dimensi tangki :
Direncanakan tangki berbentuk silinder tegak dengan tutup atas bentuk standard
dished head dan tutup bawah berbentuk konikal dengan suduto
asumsi dimensi Hs/Ds =
Volume silinder :
=
=
=
7,575
1,05
65,55
2,56
0,00172
Laju alir volumetrik =Laju alir massa -amylase
enzim -amylase
3/8 sch 40
120
6,93409
3,436
Vs /4 Ds2
Hs
/4 Ds2
1,5
6,93409 ft3
80% 0,8
120
1,5
80%
Vt = =5,54727
=
x 48 jamjam
5,54727 ft3
=7,5754
65,5492
0,1156
0,0000321
Volume larutan = 0,1156ft
3
Ds
1,17857 Ds3
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-23
Volume tutup atas :
=
Volume tutup bawah :
tan (0.5)
x )
=
V total = + +
= + +
=
= ft
= in
Diambil D standar, = in (Kode ASME)
= ft(Brownell & Young, tabel 5.7, hal 89)
Maka tinggi bagian silinder tangki = in = ft
Menghitung bagian dished head (tutup atas) :
Tinggi tutup: = OD
= x
= in = ft
Tinggi tutup bawah :
x
x )
= in = ft
Volume larutan pada tutup bawah =
= x3
= ft3
Volume larutan dalam shell = Volume larutan - Volume larutan tutup bawah
= -
= ft3
Volume larutan dalam shell
x2
= ft
Tinggi larutan dalam tangki :
= Tinggi larutan dlm shell+
Ds 1,73015
20,7618
OD 22
1,83
Ds3
0,07561 Ds3
6,93409 1,33888 Ds3
0,07561 Ds3
Vs Vdish Vkonis
6,93409 1,17857 Ds3
0,0847
=Ds
3
24 tan ( 0,5 120
Vdish 0,0847
Vkonis =Ds
3
24
0,46588
5,54727 0,46588
5,08139
Tinggi larutan dalam shell=/4 Ds
2
6,35086 0,52924
0,07561 Ds3
0,07561 1,83
=0,5 22
tan ( 0,5 120
3,718 0,30983
Hk =0,5 do
tan (0.5)
Hs 33 2,75
Hd 0,169
0,169 22
=5,0814
/4 1,83
1,924
HI Hd
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-24
= + = ft
Tinggi total tangki = + +
= + +
= ft
Menentukan tekanan desain :
Tekanan Operasi = Tekanan atmosfir + Tekanan hidrostatik
g
gc
ft/s2
lbm.ft/lbf.s2
= psia
Tekanan perencanaan = P hidrostatik x
= x
= psi
Menentukan tebal tangki :
Tebal bagian silinder
Bahan konstruksi : Stainless steel
Spesifikasi : SA 167 tipe 304 Grade 3
Sambungan las : Double welded joint
f allowable = psi(Brownell & Young, App D, hal 342)
c = in
E =(Brownell & Young, hal 254)
Pi(Brownell & Young, pers 13.1,h.254)
2 ( f E + Pi )
dimana: = Tebal bagian silinder ( in )
= Tekanan dalam bejana ( lb/in2 )
= Diameter luar silinder atau bejana ( in )
= Allowable stress ( lb/in2 )
= Faktor pengelasan
= Faktor korosi
x
2 ( x + x )
= in
Tebal shell standard = in(Brownell & Young, tabel 5.7, hal90)
= in
= - 2 ts
= - 2 x
= in
Tebal tutup atas
Bentuk tutup atas berupa standard dished head
1
32,174 144
1,01691
1,05
1,0169 1,05
= 65,532,174
x 2,23 x
2,75 0,31 0,53
3,59
P hidrostatik = HI
1,924 0,31 2,23397
Hs Hd Hk
0,12578
3/16
0,188
ID OD
22 0,188
22+ 0,125
18750 0,8 0,4 1,07
f
E
c
ts =1,06775
+ c0,4
ts
Pi
OD
1,06775
18750
1/8
0,8
ts =OD
21,625
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-25
dianggap : = = in
Pi r(Brownell & Young, pers 13.12, hal 258)
( f E - Pi )
x x
( x - x )
= in
Tebal tutup standard = in(Brownell & Young, tabel 5.7, hal 89)
= in
Dari tabel 5.7 Brownell, untuk tebal tutup = 3/16 in, r = 24 in (memenuhi)
ts = in r =
icr = in , dan sf = in
Tebal tutup bawah
Bentuk tutup bawah berbentuk corong dengan suduto
(Brownell, eq 6.154,h.118)
2 cos (0,5) ( f E + Pi )
= in
Tebal tutup standard = in(Brownell & Young, tabel 5.7, hal 89)
= in
Tinggi total tangki
Tinggi total = tinggi tutup atas + tinggi silinder+ tinggi tutup bawah + sf
= + + +
= in = ft
Perhitungan diameter nozzle
Inlet nozzle
Diameter inlet nozzle enzim a-amylase ditetapkan = in
didapat : = in
= m
= ft
= in
= m
= ft
= ft2
Outlet nozzle
Menghitung diameter outlet nozzle :
Asumsi : Aliran laminer
Di optimum = x Qf x r(Timmerhaus, 4th edition, hal 496)
= x x
= in
Ditetapkan diameter nominal : in (Geankoplis. App.A.5 hal.892)
didapat : = in
= m
120
thb =Pi do
+ C0,4
0,126
3/16
0,188
3/16 21
1,38 2
+ 0,12518750 0,8 0,1 1,07
C0,1
=0,885 1,07 22
r OD 22
tha =0,885
+
0,15362
1/4 sch 80
OD 0,54
0,18
3,0 0,00003210,36
65,54920,18
0,097
0,319
A 0,07986
3,00,36
OD 4,5
0,114
0,375
ID 3,826
2
45,44 3,78699
4 sch 80
0,127
3/16
0,1875
3,91 33 6,54
0,014
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-26
= ft
= in
= m
= ft
= ft2
Check jenis aliran :
Q ft3/s
A ft2
D v
x x
=
Nre < 2100, maka asumsi awal bahwa aliran Laminer benar
Sehingga ukuran pipa keluar pompa dipilih : in
8. POMPA REAKTOR DEKSTRINASI (L-215)
Fungsi : Memompa larutan dari tangki pencampur ke reaktor dekstrinasi
Tipe : Centrifugal Pump
Kapasitas : kg/jam
Bahan : Cast Iron
2
ft
1
3
Titik referens yang digunakan : titik 1 = Permukaan liquid di tangki pencampur
titik 2 = Jet Cooker
Persamaan Bernoulli :(Geankoplis, pers 2.7-28, hal 64)
P2 - P1 ( Z2 - Z1 ) g -
Data-data :
Rate larutan = kg/jam
= lbm/s
Densitas larutan = kg/L
= lbm/ft3
Viskositas larutan = cp
+ F )
1/4 sch 80
33098,56
15
Ws = - ( +
=65,5492 0,02517 0,0642
0,00172
61,5694
= 0,0642 ft/s0,0005
NRe =
A 0,0005
v (kecepatan alir) = =0,000032
0,045
ID 0,302
0,008
0,025
36,865
gc 2
33098,56
20,269
1,1125
69,4517
+v2
2v1
2
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-27
= lbm/ft s
lbm/s
lbm/ft3
= ft3/s
= m3/jam
= gpm
Perhitungan diameter pipa :
Asumsi : Aliran turbulen
Di optimum = x Qf x r(Timmerhaus, 2nd ed, pers (45) hal 306)
dimana : = fluid flow rate
= ft3/s
= densitas larutan
= lbm/ft3
Di optimum = x x
= in
= cm
Ditetapkan diameter nominal= 4 in(Geankoplis. App.A.5-1 hal.892)
= in = ft = m
= in = ft = m
= ft2
Check jenis aliran :
ft3/s
ft2
D v
x x
=
> , maka asumsi awal bahwa aliran Turbulen benar
Sehingga ukuran pipa keluar pompa dipilih : 4 in
Perhitungan friction losses :
Sudden Contraction
Asumsi : Luas permukaan 1 (A1) jauh lebih besar dari luas permukaan 3 (A3)
= x ( 1 - 0 )
=(Geankoplis, pers 2.10-16, hal 93)
2 a gc
69,4517
3,9 0,291850,45
69,45170,13
3,90,45 0,13
Qf
0,29185
20,2692
larutan 69,4517
0,29185
29,7511
130,998
0,0248
Rate volumetrik =Rate larutan
=
80
Kc = 0,55 x ( 1
=69,4517 0,32 3,654
0,0248
3266,64
3,65447 ft/sA 0,07986
NRe =
v (kecepatan alir) =Q
=0,29185
=
ID 3,83 0,32 0,10
A 0,07986
3,88868
9,87725
sch 80
OD 4,50 0,38 0,11
hc = Kcv
2
-A3
)A1
0,55
0,55
NRe 2100
sch
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-28
a = 1 untuk aliran turbulen2
2 x 1 x
= ft.lbf/lbm
Sambungan dan Valve
2 buah globe valve Kf =(Geankoplis, Tabel 2.10-1, hal 93)
6 buah elbow 90o
Kf =
Total Kf =
(Geankoplis, pers 2.10-17, hal 94)
2 a gc
a = 1 untuk aliran turbulen2
2 x 1 x
= ft.lbf/lbm
Pipa Lurus
Bahan pipa = Cast iron
Panjang pipa lurus = ft
Data-data yang diperoleh :
NRe =
e =(Geankoplis, fig 2.10-3, hal 88)
e / D =
f =(Geankoplis, fig 2.10-3, hal 88)
D = ft
v2
2 D gc
x2
2 x x
= ft.lbf/lbm
Sudden Expansion
Asumsi : Luas permukaan 2 (A2) jauh lebih besar dari luas permukaan 3 (A3)
= 1
v2 (Geankoplis, pers 2.10-15, hal 93)
2 2
2 x 1
= + + +
= + + + 7
hf = 16,5 x3,65447
32,174
32,174
0,11415
12,0
4,5
16,5
hf = Kfv
2
hc = 0,55 x3,6545
hex = Kex
= 1 x
3,65
0,319 32,174
2,5
Kex = 1 -A3
A2
= 4 x 0,012 x80
0,319
Ff = 4 fL
3,4245
80
3266,643
2,60E-04
2,68E-03
0,012
0,11 3,42 2,5
3,65= 6,68 ft lbf/lbm
F hc hf Ff hex
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-29
= ft.lbf/lbm
P1 = Pa = lbf/ft2
P2 = Pa = lbf/ft2
- = lbf/ft2
- = ft
- = ft/s
Persamaan Bernoulli :(Geankoplis, pers 2.7-28, hal 64)
P2 - P1 ( Z2 - Z1 ) g -
2 x 1
= - lbf ft/lbm
ft/s2
lbm.ft/lbf s2
= ft
= m
Diketahui rate volumetrik larutan= gpm
Diperoleh efisiensi pompa =(Peter&Timmerhaus, 5th ed, fig. 12 - 37, hal 516)
= ( )
= - x
-
Diketahui laju alir massa = lb/s
BHP = Laju alir massa x
= x
= lbf.ft/s
hp
lbf ft/s
= hp
Efisiensi motor =
maka, hp
= hp
KW
hp
= KW
= KW
+ F )
v22
v12
3,65447
Ws = - ( +
300000 0,62658
P2 P1 0,41495
z2 z1 15
12,72
101325 0,21163
73%
Ws - Wp
-29,549 0,73 Wp
x32,174
32,174
29,549
9,01
131
gc
= - - 29,5491 lbf.ft/lbm
+ 12,7159 )69,4517
29,5491
Head pompa = - Wsg
gc 2
= - (0,41495
+ 15 +3,65447
+v2
2v1
2
1,39049
2
1,86468
= 1,86468 hp0,7457
1
550
1,49175
80%
Power motor =1,49175
0,8
20,2692
Wp
20,2692 40,4782
820,46
= 820,46 lbf ft/s x1
Wp =-29,549
= 40,4782 lbf.ft/ lb0,73
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-30
9. JET COOKER (E-216)
Fungsi : Tempat terjadinya gelatinisasi larutan pati oleh steam
Kondisi operasi : P = kPa = psig
T =oC
Laju alir larutan= kg/jam
= lb/jam
Komponen (kg/L)
Pati
Protein
Lemak
Serat
Air
CaCl2
a-amylase
Densitas larutan = kg/L = lb/ft3
Menghitung ukuran pipa steam masuk
Massa steam = kg/jam
= lbm/jam
Specific volume = m3/kg
= ft3/lb
steam = kg/m3
= lbm/ft3
Qf steam = x
= ft3/jam
= ft3/s
Di optimum = x Qf x r(Timmerhaus, 2nd ed, pers (45) hal 306)
= x x
= in
ditetapkan diameter nominal : in(Kern, tabel 11, hal 844)
= in
= ft
= in
= ft
= in2
= ft2
Cek jenis aliran :
Kecepatan alir ft3/s
ft2
300 43,5113
133,5
35898,56
4750,556
0,6066
9,7171
1,6485
0,1029
4750,56 9,71714
Total 16549,280 14916,428
1,10947 69,2614
2154,838
1,828 2,152 0,850
3,436 1,050 3,273
6,276 1,327 4,728
11020,719 0,983 11208,574
31,382 0,800 39,228
31,382 0,919 34,136
79141,966
rate (kg/jam) V (L)
5454,256 1,504 3625,639
0,799
u1 =12,8227
0,799
1,06
ID 12,09
1,01
A 115
0,13
9,147
12 sch 30
OD 12,75
46161,8
12,8227
3,90,45 0,13
3,9 12,820,45
0,10291
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-31
= ft/s = ft/min
Menentukan ukuran jet steam :
Keadaan 1 inlet :
P steam = kPa
=oC (Geankoplis,tabel A.2-9, hal 858)
= kJ/kg = btu/lb
= m3/kg = ft
3/lb
= kJ/kg K= btu/lb oF
Keadaan 2 outlet :
P steam = kPa
=oC
= kJ/kg = btu/lb
= m3/kg = ft3/lb
= kJ/kg K= btu/lb oF
= - 2 gc ( - )(van Ness, pers 10.43)
=2
- 2 x ( - )
=
= ft/s
Menentukan Ratio diameter inlet&outlet nozzle dengan persamaan Kontinuitas :
x
x
= D12
= x2
= in2
= in
ditetapkan diameter nominal : in(Kern, tabel 11, hal 844)
Panjang Jet cooker minimal= Dnozzle
= x
= in
Ditetapkan panjang Jet cooker adalah 3 x panjang minimal, maka panjang
Jet cooker seluruhnya adalah = 3 x
= in
Menentukan ukuran pipa Slurry starch :
Ukuran pipa slurry starch ditentukan dengan persamaan diameter pipa optimum
963,397
300
T1 133,5
H1 2725,24 1171,65
16,0566
1154,5 1171,65
1361,625
u2 36,90
A2=
u1 V2
A1
u22
u12
H2 H1
16,0566 32,174
V2 1,37756 22,0665
S2 7,28438 3,13174
125,31
T2 106
H2 2685,34 1154,5
V1 0,60835 9,7449
S1 6,99261 3,13174
3600,3
14
100
100 12,001
1200,1
1200,1
D2 throath 0,98533
0,98533 12,09
144,024
D throath 12,001
0,9853336,900 9,745
A2=
D2 throath
= 0,98533A1 D1
2
u2 V1
=16,057 22,067
=
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-32
seperti pada penentuan ukuran pipa steam.
Laju alir larutan
Densitas larutan
lb/jam
lb/ft3
= ft3/jam
= ft3/s
Di optimum = x Qf x r(Timmerhaus, 2nd ed, pers (45) hal 306)
= x x
= in
ditetapkan diameter nominal : 5 in(Geankoplis, app A.5-1, hal 892)
= in
= ft
= in
= ft
= in2
= ft2
10. COOLER I (E-217)
Fungsi : Mendinginkan larutan pati yang keluar Jet cooker, dari suhuoC
oC sebelum masuk ke reaktor dekstrinasi
Tipe : Shell and Tube Heat Exchanger
Bahan : Carbon Steel SA 212 Grade A
Jumlah : 1 buah
Air pendingin
t1 =oC
=oF
Larutan pati
Larutan pati T2 =oC
T1 =oC =
oF
=oF Air pendingin
t2 =oC
=oF
Digunakan pipa berukuran : in BWG , L = ft
Susunan pipa segitiga dengan pitch = in
didapat : = ft2 (Kern, tabel 10, hal 843)
= in2
`
Rate volumetrik =
=79141,966
69,26
95
105 203
221
45
113
0,00088
105 sampai 95
30
86
0,464
ID 4,813
0,401
A 0,1263
0,13
4,037
sch 80
OD 5,563
1142,66
0,3174
3,90,45 0,13
3,9 0,31740,45
69,2614
a't 0,223
0,75 OD 12 16
0,94
a"t 0,1963
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-33
= ft2
= in
= ft
P setiap aliran maksimal = psi
Faktor kekotoran gabungan minimal= ft.jam.oF/Btu
Menghitung Q air pendingin :
Q air pendingin = Q air keluar - Q air masuk
= -
= kkal/jam
= Btu/jam
Menghitung LTMD :
Hot fluid Diff
(t2 - t1)
ln (t2/t1) ln
Didapat F T = 1(Kern, fig 18, hal 828)
= LMTD
= x
=oF
Menghitung Caloric Temperature :
Hot fluid +
2
Cold fluid +
2
Menghitung jumlah tube :
Viskositas larutan
1 + s( Perry's edisi V, hal 3.247 )
( 1 - s )4
dimana : air = cp(Kern, fig 14, hal 823)
= lb/ft s
203 Lower temp 86 117 t1
18 Differences 27 -9
Cold fluid
221 Higher temp 113 108 t2
10
0,005
203958,59 50976,886
152981,7
607079,88
0,00155
ID 0,532
0,04433
T1 - t1 135
t F T
1 112,44
0,67t2 - t1 27
S =t2 - t1
=27
= 0,20
= 112,44 oF0,92
R =T1 - T2
=18
=
(T1 - T2) (t2 - t1)
LMTD =(t2 - t1)
=-9
s =Massa padatan dalam larutan
Massa air dalam larutan
m=
0,5
l
0,72
0,00048
212 oF
tc =113 86
= 99,5 oF
112,44
Tc =221 203
=
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-34
=
1 + x
( 1 - ) 4
= cp
lbm/ft s
cp
= lbm/ft s
= lbm/ft menit
Nilai larutan diatas1 cp, maka termasuk Heavy organic
Trial nilai UD
Untuk cooler dengan sistem Heavy Organics - Water,
overall = 5 - Btu/jam.ft2.oF
Trial = Btu/jam.ft2.oF
Q(Kern, hal 150)
x
A
L
x
Diperoleh =(Kern, tabel 9, hal 842)
= in
=
Koreksi nilai UD : = L
= x x
= ft2
Q(Kern, hal 150)
x
Flow area Flow area
= in
= -
= - x
= x
0,445
m =0,5 0,44511
x
=5528,561
12420,719
=98,17
= 31,255216 0,1963
= 98,1663 ft2
55 112,44
Nt =a"t
A =UD LMTD
=607079,88
0,00624
0,37434
UD 75
UD 55
0,720,44511
9,28468
= 9,28468 cp x6,72,E-04
1
(larutan pati) (air)
ID 10at =
Nt a't
C' P T
= 40,9294131,914 112,44
Shell : Hot fluid Tube : Cold fluid
131,914
UD =A LMTD
=607079,8755
A Nt a"t
42 16 0,20
Nt 42
ID shell 10
Passes 6
6
OD 144 n
1 0,75=
42 0,22
0,25 144
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-35
= in (ditetapkan) = ft2
x x
x
= ft2
Mass flow rate Mass flow rate
Flow rate larutan masuk Flow rate air pendingin masuk
= kg/jam = kg/jam
= lb/jam = lb/jam
= lb/jam.ft2
= lb/jam.ft2
Menghitung NRe Menghitung hi
=oF
= in(Kern, fig 28, p.838)
x
= ft
= cp x
= ft/s
= Btu/jam ft2 oF
x(Kern, fig 25, p.835)
x = in
= faktor koreksi =
Sehingga :
= faktor koreksi x
= x
= Btu/jam ft2 oF
Menghitung ho Menghitung hio
=(Kern, fig 28, hal 838)
pada =oF
k = kair
= x
=(Kern, tabel 4,p.800)
= Btu/jam.ft2 oF
k m m
De k mw
viskositas larutan > 1 cp, maka
0,17361
35898,56 10208,648
79141,966 22505,986
Gs =W
Gt =
P T
=10 0,25 10
144 1
B 10 0,01084
as =ID C' B
144
Res =Ds Gs 83,0458
2,42 hi 600
62,5
0,05=
3737060,62
9,28 3600 62,5
455857,72 3737060,6
Tc 212v =
Gt
De 0,55 3600
W
as at
=79141,966
=22505,986
0,1736 0,0108
0,37 438,368
ho = j H ( Cp )1/3
0,9= 618
0,53
0,9 0,42 0,75
618
j H 9,5hio = hi
OD
Tc 212 ID
0,53
929,88371 1,03
hi hi
1,03 600
=0,05 455857,72
2,42 9,28 ID
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-36
/w = 1 sehingga
= Btu/jam.ft2 oF
Perhitungan pressure drop Perhitungan pressure drop
= tc =oF
=(Kern, fig 29, hal 839)
= cp(Kern, fig 14, hal 823)
L
B
= =
f = ft2/in
2 (Kern, fig 26, hal 836)
f L n
De s.g s
lb/ft3 2
16
lb/ft3
1
= = psi
f 4 n v2
De s.g s s 2 gc2
(Kern, fig 27, hal 837)
1
= psi 2 gc
4 x 8
1
= psi
Pressure drop total bagian tube
= +
=
Perhitungan UC :
x
+ ho +
=
Perhitungan dirt factor :
- -
x
= Btu/jam ft2 oF
Karena nilai RD lebih besar dari RD minimal, maka desain Heat Exchanger
tersebut memenuhi
Gt
m
= 1216
=0,04 3737060,6
10 0,72
99,5
f 0,0038 0,72
(N + 1) = 12 NRe =ID
2,42 1/3
0,05 0,37
278,39
NRe 929,884
ho = 9,50,37 0,77 9,28
5,2E+10Pr =
62,5
=0,004 455858 19,2
144
5,2E+10
3737061
1,10818
5,2E+10 0,05 0,04
P =Gs
2(N+1)
231,737
Gt2
=69,2614
5,2E+10
62,5=
0,00040
2,42
19,2 95084,178
s.g = larutan
0,0004
airP =
nilai
170,264 40,9294
UC UD 170,264 40,9294
278,392
hio 438,368 278,392
170,264
RD =UC UD
=
0,1056
231,737 0,1056
231,842
UC =hio ho
=438,368
= 0,0033144
Pr = 0,0033
0,05 1,11
5,71847
v2
62,5
0,01856
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-37
11. REAKTOR DEKSTRINASI (R-210)
Fungsi : Mengubah pati menjadi dekstrin dengan bantuan enzim
a-amylase
Kondisi operasi : P = atm
T =oC
Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas dan tutup bawah berbentuk
standar dished head
Bahan : High alloy stell SA 240 grade M tipe 316
Sistem Operasi : Batch
1. Menentukan Waktu Tinggal
Data :
(Uhlig, 1998)
(Levenspiel,hal 41)
.....(1)
(Levenspiel,1972)
.....(2)
dimana : A = ln k0
B = E/R
Dari data dicari nilai k, dari persamaan (1)
Pada =oK
..(i)
Pada =oK
.....(ii)
-7,0677 = A -B
365,65
379,15 7,5 0,12 0,017 -4,0719
T 365,65
T (oK) t (menit) x k ln k
365,65 150 0,12 0,001 -7,0677
365,65 120-180 8 - 16
379,15 5-10 8 - 16
1
95
T (oK) t (menit) x (%)
T 379,15
-4,0719 = A -B
379,15
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
A
Ao
C
C
A
A
A kCC
dCkt
C
C
Ao
A ln
AA xk
dt
dx 1
Ax t
A
A dtkx
dx
0 01
ktxA 1ln
RT
Ekk 0lnln
T
BAk ln
RTEekk /0
AA
A kCdt
dCr
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-38
diperoleh nilai :
=
= sebagai ln k0
dengan : = J/moloK
= J/mol
Pada kondisi reaktor yang digunakan :
=oK =
oC
=
=
= menit
= jam
2. Menentukan Volume Tangki
Feed reaktor dekstrinasi masuk selama 2,5 jam :
r (kg/L)
Pati
Protein
Lemak
Serat
Air
CaCl2
a-amylase
r campuran = kg/L = lb/ft3
Volume larutan = L
= ft3
Volume larutan = volume tangki
Volume tangki =
= ft3
3. Menentukan Dimensi Tangki
Tangki berupa silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk dished head
Digunakan dimensi H/D =
= p Hs
= p Ds
= Ds3
= Ds3
= + 2
= Ds3
+ 2 x Ds3
= Ds3
= ft = in
V (L)
27271,278 1,50436 18128,193
156,912 0,8 196,140
ln k -7,0677
t 150
2,5
Komponen m (kg)
E 255774
T 365,65 92,5
x 0,12
B 30764,2
A 77,068
R 8,314
3606,4432
1,5
Volume silinder (Vs) 0,25 Ds2
0,25 Ds2
1,098 68,579
81701,459
2885,155
80%
100x 2885,155 ft
3
80
17,181 1,05 16,363
Total 89746,400 81701,459
62103,593 0,98324 63162,191
9,142 2,152 4,248
156,912 0,91933 170,681
31,382 1,32737 23,642
3606,4432 1,1786 0,08467
3606,4432 1,34792
Ds 13,8826 166,592
1,5
1,1786
Volume tutup (Vdish) 0,08467
Volume total Vs Vdish
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-39
diambil OD standar = in = ft
= ft = in
a. Perhitungan bagian dished head
Menghitung tinggi tutup atas (ha)
ha = OD
= in
karena tutup atas dan bawah berjenis sama,maka:ha = hb = in
= Ds3
= ft3
= volume larutan - volume dalam tutup bawah
= -
= ft3
Tinggi larutan dalam tangki (Hl)
p
= ft = in
= +
= in = ft
Tinggi total tangki = h tutup atas + h silinder + h tutup bawah
= + +
= in = ft
(tinggi total tangki tanpa memperhitungkan ketebalan tutup bejana)
b. Tekanan Desain
P total = P hidrostatik
g
gc
=
= psia
Pdesain = P total
= psi
c. Tebal silinder
Bahan konstruksi : High alloy stell SA 240 grade M tipe 316
f = psi
c = in
Sambungan las, dipilih tipe double welded butt joint
E = (ASME, Tabel UW-12)
2 ( f APPENDIKS A PERHITUNGAN NERACA MASSA+ )
2885,1545 232,4168
2652,7377
Hls =Vls
0,25 Ds2
28,392
28,392
Vdish 0,0847
232,417
Vls
168 14
Hs 21 252
0,169
= 0,17985 in0,4 Pdesain
ts =Pdesain Do
+ c
9,33031
1,05
9,79682
18750
0,125
0,8
= xHl
144
9,33
235,099 19,5916
28,392 252 28,392
308,784 25,732
=
2652,7377
154
17,2256 206,707
Hl Hls hb
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-40
Tebal standar = in = in
d. ID (inside diameter)
= - 2 ts
= -
= in = ft
e. Tebal tutup atas dan bawah yang berupa standar dished head
Pd r
( f E - Pd )
dianggap : r = = in
maka = in
Standarisasi tebal tutup standar berdasarkan tabel 5.7, Brownell :
= in (standar) r =
= ft
sehingga perlu dilakukan perhitungan ulang tebal tutup atas
= in = in (standar)
karena tutup atas dan tutup bawah berupa standar dished head, maka :
= = in
Dari tabel 5.7, Brownell, didapat : icr = in
sf = in
Tinggi total tangki dengan memperhitungkan ketebalan tutup bejana
Tinggi total tangki = h tutup atas + h silinder + h tutup bawah + sf
= + + +
= in = ft
f. Menghitung diameter pelat awal untuk membuat tutup ( Dblanko)
= + + 2 sf + (tebal < 1 in)
= in
4.Pengaduk
a. Dimensi Pengaduk
m air = cp = lbm/ft.s
r larutan = lbm/ft3
1 + s( Perry 5th, page 3-247)
( 1 - s )4
= cp = lbm/ft.s
Dipakai impeller jenis turbine dengan 6 buah flat blade dengan 4 baffle.
= Ds
= ft = in
= Da
1/4 0,25
312,2 26,0167
Dblanko OD OD/42 2/3 icr
10,125
3
28,6 252 28,6 3
144
0,021
tha 0,20824 1/4
tha thb 0,25
OD 168
tha 0,22
tha 1/4
tha =0,885
+ C0,1
ID OD
168 0,5
167,5 14,0
Diameter impeller (Da) 1/3
4,628 55,531
Lebar blade 1/5
m larutan (mm) =0,5
l
3,8596 0,00259
=27642,807
= 0,44511massa air dalam larutan 62103,593
184,75
0,2993 0,00021
68,5787
fs =massa padatan dalam larutan
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-41
= ft = in
= Da
= ft = in
= Ds
= ft = in
Tinggi liquid x Sg liquid( joshi, hal.415 )
( / )
=
Ditetapkan jumlah pengaduk =
Letak pengaduk pertama = ft dari dasar shell
Letak pengaduk kedua dari pengaduk pertama:
tinggi liquid dalam silinder- Ds
-
2
= ft dari pengaduk 1
b. Kecepatan putar impeller
ditetapkan : = rpm = rps
= lbm/ft.s
c. Bilangan Reynold (NRe)
N r
=
d. Bilangan Daya (NP)
Dari kurva A (gambar 9-13), McCabe jilid 1
Untuk =
= 5
e. Daya yang dipakai pengaduk (P)
Dari persamaan (9-20) McCabe jilid 1, daya yang dibutuhkan adalah :
gc
untuk 2 stage pengaduk maka :
= 2 x hp
= hp
f. Daya Motor (Hp)
Kebocoran tenaga akibat poros dan bearing ( Gland losses):
Gland losses = Power input = Pi
Kebocoran tenaga akibat motor seperti pada belt dan gear
( Transmission system losses )
Lebar baffle 0,08
0,112 1,348
Jumlah pengaduk =Diameter pit
0,926 11,106
Panjang blade 1/4
1,16 13,883
NP
P =NP rlarutan N
3
NRe =Da
2
m
349180,9
NRe 349180,93
6,27945
N 37 0,6167
m 0,0026
2
4,62755
=1/3
2
=17,2256 4,66667
=19,5916 68,5787 62,4
13,9583
1,54181
19,2853
10% 0,1
Da5
= 9,64267 hp550
P 9,64267
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-42
= power input
= Pi
Total hp yang diperlukan (Pi)
Pi = + Pi + Pi
Pi =
Pi = hp
kW
1 hp
= kW
Dipakai motor dengan power= kW
5. Perhitungan diameter nozzle
Perhitungan diameter nozzle inlet
Rate larutan masuk = kg/jam
r larutan masuk = kg/L = lbm/ft3
m larutan masuk = cp = lbm/ft.s
kg/jam
kg/L
= L/jam
= ft3/jam
= ft3/s
Dianggap aliran turbulen, maka dari Peter & Timmerhause, 4thed, hal 496
Di optimum = x Qf x r
= x x
= in
dari Geankoplis Appendiks A.5-1 dipilih : 5 in
maka: = in = ft
= in = ft
= ft2
cek jenis aliran :
kecepatan alir : ft3/s
ft2
= ft/s = ft/menit
r D v
m
x x
=
jadi anggapan aliran turbulen benar
Perhitungan diameter nozzle outlet
Rate larutan keluar = kg/jam
Campuran keluar tangki pencampur 1 dalam 2,5 jam :
Rate volumetrik =35898,56
1,098
32680,583
1154,062
21
35898,56
1,09847 68,5787
3,85959 0,00259
Pi = 27,6 hp0,7475
20,54
19,3 0,1 0,2
0,7 19,3
27,6
Transmission sistem losses 20%
0,2
2,53818 152,291
NRe =
=68,5787 0,40108 2,53818
0,00259
ID 4,813 0,401
A 0,1263
v =0,32057
0,1263
0,13
4,050
sch 80
OD 5,563 0,464
0,321
3,90,45 0,13
3,9 0,320570,45
68,5787
26918,7
35898,56
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-43
r larutan keluar = kg/L = lbm/ft3
m larutan keluar = cp = lbm/ft.s
kg/jam
kg/L
= L/jam = ft3/jam
= ft3/s
Dianggap aliran turbulen, maka dari Peter & Timmerhause
Di optimum = x Qf x r(Peter & Timmerhaus hal. 496)
= x x
= in
dari Geankoplis Appendiks A.5-1 dipilih : 5 in
maka : = in = ft
= in = ft
= ft2
cek jenis aliran :
Kecepatan alir : ft3/s
ft2
= ft/s = ft/menit
r D v
m
x x
= jadi anggapan aliran turbulen benar
6. Perhitungan coil pendingin
T1 =oC air pendingin t1 =
oC
oF
oF
t2 =oC T2 =
oC
oF
oF
a-amylase 17,181 1,050 16,362767
Dekstrin 3272,553 1,021 3206,4897
Air 62103,593 0,983 63162,191
CaCl2 9,142 2,152 4,2481736
Lemak 156,912 0,919 170,68076
Serat 31,382 1,327 23,642446
Pati 23998,725 1,504 15952,81
Protein 156,912 0,800 196,1398
Komponen m (kg) r (kg/L) V (L)
ID 4,813 0,40108
A 0,1263
v =0,32462
0,1263
0,13
4,07
sch 80
OD 5,563 0,46358
0,3246
3,90,45 0,13
3,9 0,324620,45
67,724
Rate volumetrik =35898,56
1,085
33093,026 1168,63
Total 89746,400 82732,565
1,08478 67,724
3,85959 0,00259
203
45
113
26918,736
95 30
203 86
95
2,57022 154,213
NRe =
=67,724 0,40108 2,57022
0,00259
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-44
a. Neraca Panas
Neraca panas = kkal/jam(App B)
= kkal/jam x (1 btu/ 0,25216 kkal)
= btu/jam
b. LMTD
ln (t2/t1)
-
ln / ln
c. Perhitungan temperatur kalorik
+
2
+
2
d. Trial ukuran pipa coil
Ditetapkan ukuran pipa coil = in OD BWG
= in = ft(Lampiran 7,Mc Cabe)
= ft2 / lin ft
e. Menghitung harga hio dan hi
Bagian vessel :
=
=(Fig.20.2 ,Kern)
k m m
De k mw
Pada =oF
= btu/lb oF
= Btu/hr ft2 (
oF/ft)
= cp = lb/hr.ft
k m m
Di k mw
= btu/ft2.hr.
oF
Bagian coil :
= btu/ft2.hr.
oF
+ ho
= btu/ft2.hr.
oF
Rd ditetapkan =
=27
117 90 1,3
=27
= 1030,26
LMTD =(t2 - t1)
=117 90
2672671,8
2672671,8
10599111
)1/3 ( )
0,14
Tc 203
Cp 0,84
NRe 349180,93
J 1300
ho = J ( Cp
1 12
ID 0,78 0,07
a" 0,26
oF
tc =86 113
= 99,5 oF
Tc =203 203
= 203
46,6445
0,005
UC =hio ho
=8835,06
hio 189,413
)1/3 ( )
0,14
106,292
hio 83,1205
k 0,398
m 3,860 9,337
hi = J ( Cp
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-45
+ hd
= btu/ft2.hr.
oF
Dengan adanya UD maka harga A dan tinggi coil dapat ditentukan
Q
x
= ft2
L = = ft
diambil dc = 6 ft
p dc x
= lilitan
Asumsi : jarak antar lilitan, = 2 in
- 1
+
= in = ft
12. POMPA TANGKI PENCAMPUR II (L-221)
Fungsi : Memompa larutan dari reaktor dekstrinasi ke tangki pencampur II
Tipe : Centrifugal Pump
Kapasitas : kg/jam
Bahan : Cast Iron
1 ft 2
3
Titik referens yang digunakan : titik 1 = Reaktor Dekstrinasi
titik 2 = Cooler
Persamaan Bernoulli :(Geankoplis, pers 2.7-28, hal 64)
btu/ft2.hr.
oF
0,005
UD =UC hd
=9328,9
UC 246,644
hd =1
= 200
35898,56
12
hc =nc
OD Sc
1653 138
= 552,083,14 6
552
Sc
2723,02
A/a" 10401,2
nc =L
=10401,161
37,8233
A =UD LMTD
=10599111
37,8233 102,91
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell
Hs = Tinggi Shell
OA = Tinggi Dish
th = Tebal Dish
d1 = Diameter Inlet
d2 = Diameter Outlet
Da = Diameter Propeller
C = Jarak Propeller dengan dasar tangki
H = Tinggi Liquid
Pra Desain Pabrik Maltosa dari Tepung Tapioka
dengan Hidrolisa Enzim-Enzim
-
APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESEFIKASI PERALATAN C-46
P2 - P1 ( Z2 - Z1 ) g -
Data-data :
Rate larutan = kg/jam
= lbm/s
Densitas larutan = kg/L
= lbm/ft3
Viskositas larutan = cp
= lbm/ft s
lbm/s
lbm/ft3
= ft3/s
= m3/jam
= gpm
Perhitungan diameter pipa :
Asumsi : Aliran turbulen
Di optimum = x Qf x r(Timmerhaus, 2nd ed, pers (45) hal 306)
dimana : = fluid flow rate
= ft3/s
= densitas larutan
= lbm/ft3
Di optimum = x x
= in
= cm
Ditetapkan diameter nominal= 5 in(Geankoplis. App.A.5-1 hal.892)
= in = ft = m
= in = ft = m
= ft2
Check jenis aliran :
ft3/s
ft2
D v
x x
=
> , maka asumsi awal bahwa aliran Turbulen benar
Sehingga ukuran pipa keluar pompa dipilih : 4 in
Perhitungan friction losses :
Sudden Contraction
+ F )Ws = - ( +
4,04857
10,2834
sch 80
OD 5,56 0,46 0,14
68,6424
3,9 0,32027 0,45 68,6424 0,13
3,90,45 0,13
Qf
0,32027
21,9839
larutan 68,6424
0,32027
32,6484
143,755
14,249283
0,0095751
Rate volumetrik =Rate larutan
=
gc 2
35898,56
21,983879
1,0995745
68,642401
+v2
2v1
2
NRe 2100
sch 80
=68,6424 0,42 2,30408
0,0096
6947,0224
2,30408 ft/sA 0,139
NRe =
v (kecepatan alir) =Q
=0,32027
=
ID 5,05 0,42 0,13
A 0,139
d2
d1
Da
Ds
ts
OA
OA
Hs
sf
sf
Keterangan :
H
C
th
Ds = Diameter Shell