Lampiran f(1)
-
Upload
oji-luthpiansyah-fazrin -
Category
Documents
-
view
259 -
download
3
description
Transcript of Lampiran f(1)
LAMPIRAN F
TUGAS KHUSUS REAKTOR (RE-201)
Fungsi : Mereaksikan Metil Asetat dengan CO untuk membentuk
Asetat Anhidrid
Jenis : Reaktor Fixed Bed Multitubular
Kondisi operasi : Isotermal pada suhu (T) 130 oC dan tekanan (P) 5 atm
Katalisator
Konversi
: Rhodium (Rh)
: 90%
Reaksi yang terjadi adalah :
CH3C(=O)OCH3(l) + CO(g) CH3C(=O)O(O=)CCH3(l) …(1)
Metil Asetat CO Asetat Anhidirid
Berikut adalah neraca massa dan neraca energi reaktor (RE-201). Perhitungannya
dapat dilihat pada lampiran A dan Lampiran B
Dari Lampiran A (perhitungan neraca massa)
Tabel F.1 Neraca Massa Reaktor (RE-201)
Massa Masuk
Komponen F1 F6
Massa Terkonsumsi
Massa Tergenerasi
Massa Keluar
F7
Metil Asetat Air
Karbon Monoksida
Asetat Anhidrid
Kg/jam 2.035,607 226,1768
-
-
Kg/jam --
770,224
-
Kg/jam 1832,5461 -693,2016
-
Kg/jam ---
2525,253
Kg/jam 203,5607 226,1768 77,0224
2.525,253
Total3.032,0129 2525,253 2525,253 3.032,0129
F-2
Dari Lampiran B (perhitungan neraca panas)
Tabel F.2 Neraca Energi Reaktor (RE-201)
Komponen
Asetat Anhidrid
Metil Asetat Water
COAir Pendingin
Panas Masuk (kJ/jam)
ΔHin
0,0000
446.430,64627 99.574,92624 84.451,64637 409.070,614
Panas Generasi (kJ/jam) ΔHreaksi
1.279.849,306
Panas Keluar (kJ/jam)
ΔHout
526.332,5255
44.643,0646 99.574,9262 8.445,1646
1.640.381,458
Panas Konsumsi (kJ/jam)
0,0000
Panas Akumulasi (kJ/jam)
0,0000
Total 1.039.527,833 1.279.849,306 2.319.377,139
2.319.377,139 0,0000 0,0000 2.319.377,139 0,0000
Massa air pendingin yang digunakan untuk menjaga temperatur operasi
reaktor tetap (isothermal) yaitu sebesar 19.519,0559 kg/jam.
Menghitung Konstanta Kecepatan Reaksi (k)
Persamaan kinetika reaksi untuk asetat anhidrid adalah sebagai berikut:
Orde reaksi adalah orde satu terhadap metil asetat
-ra = k.Ca (yoshihiro, 2005)
Keterangan :
k = konstanta laju reaksi, (m3/kg.s)
T = Temperatur (K)
CA = konsentrasi metil asetat (kmol/m3)
Cw = konsentrasi water (kmol/m3)
KA = konstanta kesetinbangan adsorpsi metil asetat (m3/kmol)
Kw = konstanta kesetimbangan adsorpsi air (m3/kmol)
Dengan nilai k sebagai berikut :
k 3,746 x107 exp -12.460
k 3,746 x107 exp -12.460
= 1,4158 x 10-6 m3/kg.s
T
403,15
F-3
Neraca Massa pada 1 tube
Dari perhitungan neraca massa diatas, diperoleh persamaan untuk neraca
massa pada satu buah tube adalah sebagai berikut:
A W ΔW
ID
ΔW
A W
Gambar F.1 Persamaan neraca massa pada satu tube
Neraca massa pada elemen volume : V w
(Rate of mass input) - (Rate of mass output) - (Rate of mass reaction) = (Rate
of mass accumulation)
F W F
WW (r )
w 0
lim w 0 F
WW F W (rA )
d F (r ) d w
FA = FA0 (1- XA)
dFA = - FA0 dXA
Sehingga, F 0
d XA (r )
dXA
dW (-r )
A0
A A w
A
F
F
F
A A A
A A
d wA
A
F-4
Dengan menggunakan persamaan aliran yang masuk dan keluar dari
tabel neraca massa di atas, dapat diketahui persamaan umum untuk
konsetrasi umpan, yaitu:
1. Laju volumetrik umpan reaktor
in tot
3032,0129 0
mix 554,41052
5,4688 m3/jam
= 0,0911 m3/menit = 91,14667 L/menit
2. Konsentrasi umpan reaktor
CA = Metil Asetat
CA0 =
Maka diperoleh persamaan :
dXA
dW
dXA
dW
dXA
dW
dXA
dW
k.CA A0
k.(CA0 (1 X )) FA0
(1,4158 x10 - 6 ).(5,03x(1-X)) A0
(1,4158 x10 - 6)
.(5,03x(1- X))A0
Pressure Drop
Pressure drop dalam Tube
Pressure drop pada pipa berisi katalisator dapat didekati dengan
persamaan Ergun (Fogler, 1999).
dP
G'
DP
1150 1 1,75 G'
Dimana :
V
F
F
F
F
Dg
dz P
F-5
m0 = m (kg/s)
ρ0.v0 = ρ.v
dimana v = v0
ρ = ρ0.(v0/v0) = ρ0
sehingga persamaan di atas menjadi :
dP
0
G' DP
1150 1 1,75 G' 5)
dengan :
ΔP = penurunan tekanan dalam tube, lb/ft2
Z = panjang pipa, ft
G’ = kecepatan aliran massa perluas penampang, lb/jam/ft2
ρ0 = densitas fluida, lb/ft3
Dp = diameter partikel katalis, ft
ε = porositas partikel katalis
µ = viskositas fluida, lb/jam/ft
g = percepatan gravitasi, 4,18.108 ft/jam2
Pressure Drop dalam Shell
Pressure drop dalam shell dihitung dengan menggunakan persamaan
Kern (Kern,1965)
f GS IDS 12 LS 5,22.1010 BS De SgS
f GS IDS N 1 S 5,22.1010
De SgS
(Dengan:
3 Dg
dz P
P
2
(P
2
F-6
ΔPS = penurunan tekanan dalam shell, psi
f = faktor friksi = f(Re) = ft2/m2
IDs = diameter dalam shell, ft
L = panjang pipa, ft
Bs = jarak buffle, ft
Sg = specific gravity,
φS = viscosity ratio0,14
, untuk fluida non viscous = 1 W
N+1 = Number of Crosses
Data fisis dan termal
Densitas
Campuran liquid dihitung dengan persamaan :
(kg/m3)
Temperatur Masukan = 130 oC = 403 K
ρ mix = 554,41052 kg/m3
Viskositas
Log μ = A + + C.T + D.
Pada T = 403 K
μ campuran = 0,0651 cP
= 0,1575 lb/ft.hr
Kapasitas Panas
Kapasitas panas dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
Cpi
Cp,camp
= A + B.T + C.T2 + D.T3
=
F-7
Keterangan :
Cp = kapasitas panas, kJ/kmol.K
T = suhu, K
Cp,campuran = 2,2917
Konduktivitas Panas
Konduktivitas termal beberapa komponen dalam campuran dihitung
dengan persamaan Weber (Pers. 8.12 Coulson)
Konduktivitas campuran dihitung dengan metode Bretsnajder (1971)
Keterangan :
k = Konduktivitas panas, W/(m.K)
M = Berat molekul
CP = Kapasitas panas spesifik temperatur
ρ = densitas cairan pada temperatur
Konduktivitas panas campuran :
kmix = k1.w1 + k2.w2 + k2.w2 + . . .= Σ ki.wi
kmix = 7,777 W/m.K
= 4,494 Btu/ft.hr.F
(F.39) Katalisator
Katalisator yang digunakan adalah Rhodium (Rh) dengan spesifikasi
sebagai berikut :
Nama katalis : Rhodium (Rh)
Bentuk
Diameter
Densitas
: Pellet
: 1 mm
: 260 kg/m3
Spesific surface : 110 m2/g
F-8
Reaktor terdiri dari multitubular sehingga dirancang seperti perancangan heat
exchanger.
Susunan pipa dalam shell
Dalam pemilihan pipa harus diperhatikan faktor perpindahan panas,
pengaruh bahan isian di dalam pipa terhadap koefisien transfer panas
konversi diketik oleh Colburn (Smith, P.571) dan diperoleh hubungan
pengaruh rasio (Dp/Dt) atau perbandingan diameter katalis dengan
diameter pipa dengan koefisien transfer panas pipa berisi katalis
disbanding koefsien transfer panas konveksi pada dinding kosong.
Dp/Dt 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25
hw/h 5,5 7,0 7,8 7,5 7,0
Dimana :
Dp/Dt = rasio diameter katalis per diameter pipa
hw/h = rasio koefisien transfer panas pipa berisi katalis disbanding
koefisien transfer panas pada pipa kosong
Dari data diatas dipilih (hw/h) 7,8 pada (Dp/Dt) = 0,15
Dt = 0,15
0
0,15 = 3,3333 cm = 0,0333 in
Untuk pipa komersial: (Kern, 1983)
NPS = 1,5 in
ID = 1,610 in
OD = 1,90 in
a’ = 2,04 in2
,5 cmDp
F-9
Susunan pipa yang digunakan adalah triangular pitch (segitiga sama sisi)
dengan tujuan agar memberikan turbulensi yang lebih baik, sehingga akan
memperbesar koefisien transfer panas konveksi (ho). Sehingga transfer
panasnya lebih baik daripada square pitch (Kern, 1983)
PT = jarak antara 2 pusat pipa
PT = 1,25 OD (coulson vol.6, p. 646)
= 2,375
C’ = Clearance = PT-OD
= 0,475 inchi = 0,0121 cm
CD = PT sin 60O
CPT
60o
A 60o
D 60o
B
C'
Gambar F.2 Susunan pipa model triangular pitch
Untuk menghitung diameter shell, dicari luas penampang shell total (A
total).
A total = 2.N.(A pipa + A antar pipa)
= 2.N.(luas segitiga ABC)
luasΔABC = 12 P P sin 60O 12P2 0,866
/4.IDS2 = 2.N.(12 .PT2.sin 60)
T T T
F-10
ID 2
ID 2
Jumlah pipa N = 2 luas ABC
212 P2
0,866
IDs
4NPT
2
0.866
IDS = diameter dalam shell,m
Diameter ekivalen untuk susunan pipa 'triangular pitch' dapat dihitung
dengan rumus :
4 (0.5PT 0.866P
T 0.5 OD2 4) 0.5 OD
dengan :
De = diameter ekivalen,m
PT = pitch,m
OD = diamater luar tube,m (Kern,1950)
Untuk memperbesar turbulensi dalam shell, maka di antara tube-tube
dipasang baffle (penghalang).
Diambil Baffle Spacing (Bs) = 0,35.IDs (coulson, p. 652)
Luas penampang shell (As) :
As
IDs
Bs C'
PT
Medium Pendingin
Sifat air yang digunakan sebagai pendingin adalah sebagai berikut :
4 4T
S S
De
Tin = 30 oC
Tout = 45 oC
F-11
µ = 0.691 cP
k = 0.6245 W/m.K
ρ = 992.25 kg/m3
Cp = 4.187 kJ/kg.K
Perpindahan Panas dalam Reaktor
Koefisien Perpindahan Panas didalam Tube
Dihitung dengan persamaan Leva (Wallas, 1959) :
Untuk Dp/Dt < 0,35
hi = 0,813 (K/Dt) . e-G.Dp/Dt. (G.Dp/μ)0,9
untuk 0,35 < Dp/Dt < 0,6
hi = 0,125 (K/Dt) . (G.Dp/μ)0,75
dengan :
hi = koefisien transfer panas dalam pipa, joule/m2jamK
K = konduktivitas gas, joule/mjamK
Dt = diameter pipa, m
Dp = diameter partikel, m
G = kecepatan aliran massa gas, g/m2jam
μ = viskositas gas, g/m jam
Koefisien Perpindahan Panas diluar Tube
Koefisien perpindahan panas di luar pipa (ho) dapat dihitung dengan
persamaan :
F-12
ho0,36Kp
DesGp
0,55
C Kp
p
13
(Kern,1950)
dengan :
Des = diameter ekivalen pipa, m
Gp = kecepatan aliran pendingin di dalam shell, kg/m2.j
Ho = koefisien transfer panas diluar tube, kkal/j.m2.K.
Kp = konduktivitas panas pendingin, kkal/j.m.K.
Cpp = kapasitas panas pendingin, kkal/kg.K
p = viskositas pendingin, kg/j.m
Dirt Factor (Rd)
Gas organik
Pendingin
Rd total
= 0,0002 hr.ft2.F/Btu
= 0,00017 hr.ft2.F/Btu
= 0,00037 hr.ft2.F/Btu
Koefisien Perpindahan Panas Overall Clean dan Design
Koefisien perpindahan panas overall clean dihitung dengan rumus :
hio ho C
hio ho
(F.44)
dan harga koefisien perpindahan panas overall design dihitung dengan
rumus :
UD
1Uc R
d
(Kern,1950)(F.45)
dengan :
U
p .
pDesP
1
F-13
hio = koefisien perpindahan panas antara luar dan dalam tube,
kcal/j.m2.K.
ho = koefisien perpindahan panas luar tube, kcal/j.m2.K.
Rd = fouling factor, j.m2.K/kcal
Persamaan diferensial yang telah disusun, diselesaikan dengan metode
Runge Kutta dengan cara sebagai berikut:
Kondisi Masuk Reaktor
Suhu masuk reaktor
Tekanan
Konversi reaksi
Kecepatan aliran masuk
BM campuran
Densitas
Viskositas
= 403 K
= 5 atm
= 0
= 3032,0129 kg/jam
= 101,333 kg/kmol
= 554,41052 kg/m3
= 0,0651 cP
Tabel.F.3. Komposisi Komponen Masuk Reaktor
Komponen BMMassa Masuk
kg/jam kmol/jamMetil asetat 74
H2O 18 CO 28Total
2.035,607 226,1768
770,2243032,0078
27,508 12,5653
27,50867,5813
F-14
Penyusunan Persamaan Untuk Reaktor Fixed Bed
Persamaan-persamaan diferensial yang ada :
a). dXA 1,4158 x10 -6 (5,03) dW FA0
b). dP
G'
DP
1150 1 1,75 G'
Kondisi batasnya adalah :
Zo = 0 m
XO = 0
PO = 5 atm
Penyelesaian persamaan difrensial menggunakan metode Runge Kutta orde 4:
Xi+1 = xi + 1/6. (k1 + 2k2 + 2k3 + k4)
Pi+1 = Pi + 1/6. (l1 + 2l2 + 2l3 + l4)
Dengan:
k1 = f1 (wi, Xi) ∆w
l1 = f2 (wi, Pi) ∆w
k2 = f1 (wi + w
, Xi + 2
) ∆w
l2 = f2 (wi + w
, Pi + 2
) ∆w
k3 = f1 (wi + w
, Xi + 2
) ∆w
l3 = f2 (wi + w
, Pi + 2
) ∆w
k4 = f1 (wi+ ∆w, Xi + k3) ∆w
l4 = f2 (wi +∆w, Pi + l3) ∆w
Perhitungan nilai wi, Xi, dan Pi di setiap inkeremen w (Δw) adalah :
wi+1 = wi + Δw
3g Ddz c P
21k
21l
22k
22l
F-15
Tabel F.4 Berat Tumpukan Katalis untuk masing-masing konversi
W (Berat Tumpukan Katalis, kg) 0
25,2549 50,5098 75,7648 101,0197 126,2746 151,5295 176,7845 202,0394 227,2943 252,5492 277,8041 303,0591 328,3140 353,5689 378,8238 404,0788 429,3337 454,5886 479,8435 505,0984 530,3534 555,6083 580,8632 606,1181 631,3731 656,6280 681,8829 707,1378 732,3927 757,6477 782,9026 808,1575 833,4124 858,6674 883,9223 909,1772 934,4321 959,6870 984,9420
1.010,1969
X (Konversi) 0
0,0294 0,0576 0,0849 0,1111 0,1364 0,1607 0,1841 0,2066 0,2283 0,2492 0,2693 0,2886 0,3072 0,3251 0,3424 0,3590 0,3749 0,3903 0,4052 0,4195 0,4332 0,4465 0,4593 0,4716 0,4835 0,4950 0,5061 0,5168 0,5271 0,5371 0,5467 0,5560 0,5650 0,5737 0,5822 0,5903 0,5982 0,6058 0,61320,6204
P (Tekanan, atm) 5
4,9994 4,9988 4,9983 4,9977 4,9972 4,9967 4,9961 4,9957 4,9952 4,9947 4,9943 4,9938 4,9934 4,9930 4,9926 4,9922 4,9918 4,9914 4,9911 4,9907 4,9903 4,9900 4,9897 4,9894 4,9890 4,9887 4,9884 4,9881 4,9878 4,9875 4,9873 4,9870 4,9867 4,9865 4,9862 4,9860 4,9857 4,9855 4,98524,9850
F-16
1.035,4518 1.060,7067 1.085,9617 1.111,2166 1.136,4715 1.161,7264 1.186,9813 1.212,2363 1.237,4912 1.262,7461 1.288,0010 1.313,2560 1.338,5109 1.363,7658 1.389,0207 1.414,2756 1439,5306 1464,7855 1490,0404 1515,2953 1540,5503 1565,8052 1591,0601 1616,3150 1641,5699 1666,8249 1692,0798 1717,3347 1742,5896 1767,8446 1793,0995 1818,3544 1843,6093 1868,8642 1894,1192 1919,3741 1944,6290 1969,8839 1995,1389 2020,3938 2045,6487 2070,9036 2096,15852121,4135
0,6273 4,9848 0,6340 4,9845 0,6406 4,9843 0,6469 4,9841 0,6530 4,9839 0,6590 4,9837 0,6648 4,9835 0,6704 4,9833 0,6758 4,9831 0,6811 4,9829 0,6863 4,9827 0,6913 4,9825 0,6961 4,9823 0,7009 4,9821 0,7055 4,9820 0,7099 4,9818 0,7143 4,9816 0,7185 4,9814 0,7227 4,9813 0,7267 4,9811 0,7306 4,9809 0,7345 4,9808 0,7382 4,9806 0,7418 4,9805 0,7454 4,9803 0,7488 4,9801 0,7522 4,9800 0,7555 4,9798 0,7587 4,9797 0,7618 4,9796 0,7649 4,9794 0,7679 4,9793 0,7708 4,9791 0,7737 4,9790 0,7765 4,9789 0,7792 4,9787 0,7819 4,9786 0,7845 4,9785 0,7871 4,9783 0,7896 4,9782 0,7920 4,9781 0,7944 4,9779 0,7968 4,97780,7990 4,9777
F-17
2146,6684 2171,9233 2197,1782 2222,4332 2247,6881 2272,9430 2298,1979 2323,4528 2348,7078 2373,9627 2399,2176 2424,4725 2449,7275 2474,9824 2500,2373 2525,4922 2550,7471 2576,0021 2601,2570 2626,5119 2651,7668 2677,0218 2702,2767 2727,5316 2752,7865 2778,0414 2803,2964 2828,5513 2853,8062 2879,0611 2904,3161 2929,5710 2954,8259 2980,0808 3005,3357 3030,5907 3055,8456 3081,1005 3106,3554 3131,6104 3156,8653 3182,1202 3207,37513232,6300
0,8013 4,9776 0,8035 4,9775 0,8057 4,9773 0,8078 4,9772 0,8099 4,9771 0,8119 4,9770 0,8139 4,9769 0,8158 4,9768 0,8177 4,9767 0,8196 4,9765 0,8215 4,9764 0,8233 4,9763 0,8250 4,9762 0,8268 4,9761 0,8285 4,9760 0,8302 4,9759 0,8318 4,9758 0,8334 4,9757 0,8350 4,9756 0,8366 4,9755 0,8381 4,9754 0,8396 4,9753 0,8411 4,9752 0,8426 4,9751 0,8440 4,9750 0,8454 4,9749 0,8468 4,9748 0,8481 4,9747 0,8495 4,9747 0,8508 4,9746 0,8521 4,9745 0,8534 4,9744 0,8546 4,9743 0,8558 4,9742 0,8571 4,9741 0,8582 4,9740 0,8594 4,9739 0,8606 4,9739 0,8617 4,9738 0,8628 4,9737 0,8639 4,9736 0,8650 4,9735 0,8661 4,97340,8672 4,9734
F-18
3257,8850 3283,1399 3308,3948 3333,6497 3358,9047 3384,1596 3409,4145 3434,6694 3459,9243 3485,1793 3510,4342 3535,6891 3560,9440 3586,1990 3611,4539 3636,7088 3661,9637 3687,2186 3712,4736 3737,7285 3762,9834 3788,2383 3813,4933 3838,7482 3864,0031 3889,2580 3914,5129 3939,7679 3965,0228 3990,2777 4015,5326 4040,7876 4066,0425 4091,2974 4116,5523 4141,8072 4167,0622 4192,3171 4217,5720 4242,8269 4268,08194293,3368
0,8682 4,9733 0,8692 4,9732 0,8702 4,9731 0,8712 4,9730 0,8722 4,9730 0,8732 4,9729 0,8741 4,9728 0,8750 4,9727 0,8760 4,9727 0,8769 4,9726 0,8778 4,9725 0,8787 4,9724 0,8795 4,9724 0,8804 4,9723 0,8813 4,9722 0,8821 4,9722 0,8829 4,9721 0,8837 4,9720 0,8845 4,9719 0,8853 4,9719 0,8861 4,9718 0,8869 4,9717 0,8877 4,9717 0,8884 4,9716 0,8892 4,9715 0,8899 4,9715 0,8906 4,9714 0,8913 4,9713 0,8921 4,9713 0,8928 4,9712 0,8934 4,9711 0,8941 4,9711 0,8948 4,9710 0,8955 4,9709 0,8961 4,9709 0,8968 4,9708 0,8974 4,9708 0,8981 4,9707 0,8987 4,9706 0,8993 4,9706 0,8999 4,97050,9005 4,9705
Diperoleh berat katalis yang dibutuhkan = 4.293,3368 kg.
F-19
Menghitung volume total tumpukan katalis
V W
katalis
V 4.293,3368 kg
16,5128m3
Menghitung tinggi tumpukan katalis yang dibutuhkan
Dipilih pipa dengan ukuran standar (Kern, table 11)
NPS : 1,5 in
Sch. No. : 40
Diameter luar (OD) : 1,90 in = 0,0483m = 0,1583 ft
Diameter dalam (ID) : 1,61 in = 0,0409 m = 0,1342 ft
Perhitungan tinggi katalis dengan volume 1 buah tube adalah :
V = W / ρkatalis
4W ID2 katalis
Dengan :
Z
V
w
ρkatalis
ID
= tinggi tumpukan katalis (m)
= volume katalis dalam tube (m3)
= berat katalis (kg)
= densitas katalis (kg/m3)
= diameter dalam tube (m)
Maka tinggi katalis keseluruhan :
Z 4 x 4.293,3368
12.574,923m
Dipilih tinggi tube standar 24 ft = 7,3152 m
Sehingga didapat tinggi tumpukan katalis :
Z = 80% dari tinggi tube yang dipilih
260 kg/m
3
Z
.0,0409 x 260
2
F-20
= 80% x 24 ft
= 19,2 ft = 5,8522 m
Menghitung jumlah tube (Nt)
Jumlah tube yang dibutuhkan :
Nt = tinggi katalis keseluruhan tinggi katalis per tube
Nt = 12.574,923 2.149 tube
MECHANICAL DESIGN REAKTOR
Tube
Ukuran tube (Kern,1983):
Susunan tube
Bahan
Diameter nominal (NPS)
= Triangular pitch
= Stainless steel
= 1,50 in
Diameter luar (OD) = 1,90 in = 0,0483m = 0,1583 ft
Diameter dalam (ID)
Schedule number
= 1,61 in = 0,0409 m = 0,1342 ft
= 40
Luas penampang = 2,04 in2 = 0,0013 m2
Tinggi tumpukan katalis
Panjang pipa (L)
= 5,8522 meter
= 7,3152 meter
Tebal pipa = (OD-ID)/2
= (1,90 - 1,61)/2
= 0,145 in = 0,0037 m
Jarak antar pusat pipa (PT)
PT = 1,25 x OD
= 1,25 x 1,90
= 2,375 inchi = 0,0603 m
5,8522
F-21
Jarak antar pipa (Clearance)
C’ = PT-OD
= 2,375 – 1,900
= 0,475 inchi = 0,0121 cm
Jumlah pipa = 2.149 buah
Koefisien transfer panas dalam pipa
0,14
7,8.0,021.k f .Re0,8 .P 0,33.
hi IDt
(F.51)
Dimana :
Pr = Cp.µ / kf
Cp = kapasitas panas = 0,5474 btu/lb.F
kf = konduktivitas = 4,494 Btu/ft.hr.F
μ/ μw = 1 ,karena non viskos
Tube Side atau Bundle Crossflow Area (at)
at Nt at ' (F.52)
= 250. ( .IDt
2
)
= 3,1482 m2
Mass velocity (Gt)
Gt a t
t
25.135,0803
31,4167
= 800,0552 lb/jam.ft2
wr
4
W
F-22
Maka,
2. Shell
Bahan yang digunakan adalah Carbon Steel SA 167 grade 11 type 316
Ukuran Shell
Diameter dalam shell (IDs)
IDs = 40,866NtP 2
0,5
(Brownell & Young, 1979)
= 40,8662.1492,3752
0,5
= 79,1985 in
= 6,5999 ft
= 2,0116 m
Jarak Buffle
Bs = IDs x 0,3
(F.56) = 2,0116 x 0,3
T
= 0,6035 m
= 23,7956 in
F-23
= 1,99 ft
Koefisien transfer panas dalam shell
Shell Side atau Bundle Crossflow Area (as)
a s
as
as
(P OD) IDs
B t
0,47579,198523,7956 2,375
= 376,3442 in2
= 2,6135 ft2
Mass Velocity (Gs)
Gs a's
Dimana :
W = 25.068,9059 lb/jam
Gs = 25.068,87/2,6135
Gs = 9.592,077 lb/jam.ft2
Equivalent Diameter (De)
`
De = 1,3734 in = 0,1145 ft = 0,0349 m
Reynold Number (Re)
Re DeG s
pendingin
Re =
Re = 605,0893
Pt
W
Maka,
F-24
(Kern, hal 137)
Dengan :
Kp = konduktivitas panas pendingin
Cpp = kapasitas panas pendingin
p = viskositas pendingin
= 0,3623 Btu/hr.ft.oF
= 1 Btu/lb.oF
= 1,8143 lb/ft jam
Dirt Factor (Rd)
- Liquid organik
- Pendingin
- Rd total
= 0,001 hr.ft2.F/Btu
= 0,003 hr.ft2.F/Btu
= 0,004 hr.ft2.F/Btu
Koefisien Perpindahan Panas Overall Clean dan Design
Koefisien perpindahan panas overall clean dihitung dengan rumus :
=
= 41,8561 Btu/h.ft2.F
Harga koefisien perpindahan panas overall design dihitung dengan rumus :
(Kern,1950)
=
= 35,8534 Btu/hr.ft2.F
= 203,5861 J/s. m2.K
Pressure drop di shell
dimana
Ds = diameter shell (IDs) = 6,5999 ft
F-25
Mass velocity (Gs)
Equivalent diameter (De)
= 9.592,077 lb/jam.ft2
= 0,1145 ft
s correctedcoefficients = 1,0 (Hal.121 Kern, 1950)
untuk Re = 605,0893 maka diperoleh :
s = specific gravity
f = shell side friction factor
= 1
= 0,0018 ft2/in2 (Fig.29 Kern, 1950)
Ps 0,28404 psi
Tebal Shell
Spesifikasi bahan Stainless steel SA 167 Grade 11 type 316
Tekanan yang diijinkan (f)
Efisiensi sambungan (ε)
Corrosion allowanced
= 18.750 psi
= 0,8 (double welded joint)
= 0,25 in
Tebal shell dihitung dengan persamaan
( Brownell & Young)
dengan
ts = tebal shell, inchi
P = tekanan dalam reaktor, psi
ε = efisiensi sambungan
ri = jari-jari dalam shell, inchi
f = tekanan maksimum yang diijinkan, psi
C = Corrosion allowance = 0,25
Tekanan dalam shell
Tekanan desain diambil 20% diatasnya, maka:
Pd = 1,2 x P
= 1,2 x 5 atm
= 6 atm
F-26
Pd = 80,8279 psi
maka,
t s
80,8279122,0024/218.7500,8-0,680,8279
= 0,4641 in
diambil tebal standar 0,5 inchi
Diameter luar shell (ODs)
ODs = IDs + 2 ts
= 79,1985 + (2 x 0,5)
= 80,1985 in
3. Head dan Bottom
Untuk menentukan bentuk-bentuk head ada 3 pilihan :
1. Flanged and Standar Dished Head
Digunakan untuk vesel proses vertikal bertekanan rendah, terutama
digunakam untuk tangki penyimpan horizontal, serta untuk menyimpan
fluida yang volatil.
2. Torispherical Flanged and Dished Head
Digunakan untuk tangki dengan tekanan dalam rentang 15 – 200 psig.
3. Elliptical Flanged and Dished Head
Digunakan untuk tangki dengan tekanan tinggi dalam rentang 100 psig
dan tekanan diatas 200 psig ( Brownell and Young, 1959).
Bentuk head dan bottom yang digunakan adalah Torispherical Flanged
and Dished Head yang sesuai dengan kisaran tekanan sistem yaitu 15 –
200 psi. Bahan yang digunakan untuk membuat head dan bottom sama
dengan bahan shell Carbon Steel SA 283 grade C. Tebal head dapat
dihitung dari persamaan :
0,25
F-27
Menentukan inside radius corner (icr) dan corner radius (rc).
OD = ID + 2t
= 119,9719 in
Dibulatkan menjadi 120 in untuk menetukan icr & rc
Diketahui tebal t = 1 1/4 in
Maka berdasarkan table 5.7 Brownell & Young :
icr = 7,125 in
rc = 114 in
maka:
w 1
. 3
rc
icr
(Pers. 7.76, Brownel&Young)
W = 1,75
Tebal head minimum dihitung dengan persamaan berikut:
th 2 f
P
0,2P c (Pers. 7.77, Brownell&Young)
= 0,7878 in
dari tabel 5.6 Brownell & Young untuk
th = 1 in
sf = 2 in
= 0,1667 ft
4
c.r .w
F-28
Spesifikasi head :
b=depth of
Bdish
OD
Asf
ID
ar
Gambar F.3 Desain head pada reaktor
t
Keterangan :
th = Tebal head (in)
icr = Inside corner radius ( in)
r = Radius of dish( in)
sf = Straight flange (in)
OD = Diameter luar (in)
ID = Diameter dalam (in)
b = Depth of dish (in)
OA = Tinggi head (in)
ID = OD – 2th = 120 – 2(2) = 116 in
D e pth of dish (b)
b rc rc icr2 D2 icr (Brownell and Young,1959.hal.87)
= 12,1782 in
OA icr
2I
F-29
Tinggi Head ( O A)
OA = th + b + sf (Brownell and Young,1959)
= (1 + 12,1782 + 2) in
= 15,1782 in
= 0,3855 m
AB = ID/2 – icr
= (116/2) in – 7,125 in
= 50,8750 in
BC = rc – icr
= 114 in – 7,125 in
= 106,8750 in
AC = BC2 AB2 = 93,5873 in
Jadi tinggi head = 20,0106 inchi = 0,5082 m
4. Tinggi Reaktor
Dari hasil perhitungan diperoleh tinggi tumpukan katalis yang dibutuhkan
yaitu 5,8522 m.
Tinggi shell
Tinggi reaktor
= Tinggi pipa standar yang digunakan
= 24 ft
= 7,3152 m
= tinggi shell + 2.(tinggi head)
= 7,3152 + (2 x 0,5082)
= 8,2316 m
= 27.0064 ft
F-30
5. Luas Permukaan Reaktor
o Luas reaktor bagian dalam
- luas shell bagian dalam
Ashi = π x IDs x tinggi shell
= 3,14 x 6,5999 x 24
= 497,6199 ft2
- luas head dan bottom bagian dalam
Ahbi = 2 x (π x IDs x sf + π/4 x IDs2)
= 2 x (3,14 x 6,5999 x 0,25 + ((3,14/4) x 6,59992))
= 75,2983 ft2
Jadi luas reaktor bagian dalam :
= 497,6199 ft2 + 75,2983 ft2
= 572,9182 ft2
o Luas reaktor bagian luar
- luas shell bagian luar
Asho = π x ODs x tinggi shell
= 3,14 x 6,6832 x 24
= 503,9021 ft2
- luas head dan bottom bagian luar
Ahbo = 2 x (π x ODs x sf + ((π/4) x ODs2))
= 2 x (3,14 x 6,6832 x 0,25 + ((3,14/4) x 6,68322))
= 77,1231 ft2
Jadi luas reaktor bagian luar :
= 503,9021 ft2 + 77,1231 ft2
= 581,0252 ft2
F-31
6. Volume Reaktor
a. Volume head dan bottom
Vhb2Volume head tan pa s f Volume head pada s f
20,000049 IDs3 4 IDs2 s f (Brownel, Young, 1959)
= 37,706 ft3
b. Volume shell
Vs 4 IDs2 Ls
= 1.805,4618 ft3
Jadi volume reaktor
= 37,706 + 1.805,4618
= 1.843,1675 ft3
= 52,1932 m3
7. Nozzle Umpan dan Produk Pada Reaktor
Saluran dibuat dengan menggunakan bahan stainless steel. Diameter optimum
tube yang stainless steel dan alirannya turbulen (NRe > 2100) dihitung dengan
menggunakan persamaan :
diopt 293G0,5 0,37 (Brownel, Young,1959)
dengan
diopt = diameter dalam pipa, mm
G = kecepatan aliran massa fluida, kg/s
Ρ = densitas fluida, kg/m3
F-32
Pengecekan bilangan Reynolds
NReG ID a '
Dengan:
G = kecepatan aliran massa fluida, kg/jam
ID = diameter dalam pipa, m
µg = viskositas fluida, kg/m.jam
a’ = flow area, m2
Nozzle Umpan
1. Nozzle Aliran metil asetat
Diketahui :
G = 2035,592 kg/jam
ρ = 554,4105 kg/m3
µ = 0,2884 cp
Maka :
diopt = 226.G0,5.ρ-0,35
= 22,7238 mm (0,8422 in)
dari Tabel 11 (Kern, 1965),
nominal pipe size
schedule number
OD
ID
Flow area per pipe, a’
= 1 1/2 in
= 40
= 1,900 in (0,0483 m)
= 1,610 in (0,0409 m)
= 2,04 in2 (0,0013 m)
F-33
Pengecekan Bilangan Reynold
NRe = G.ID a'. 327.496,4067 (turbulen)
Maka anggapan menggunakan aliran turbulen adalah benar.
Spesifikasi nozzle standar (Brownel and Young, 1959, App. F item 1 dan
2, hal.349) :
Size = 1 1/2 in
OD of pipe = 1,9 in
Flange Nozzle thickness (n) = 0,2 in
Diameter of hole in reinforcing plate (DR) = 2 in
Length of side of reinforcing plate, L = 10 in
Width of reinforcing plate, W
Distance, shell to flange face, outside, J
Distance, shell to flange face, inside, K
= 12 5/8 in
= 6 in
= 6 in
Distance from Bottom of tank to center of nozzle
- Regular, Type H = 6 in
- Low, Type C = 3 in
2. Nozzle Aliran CO masuk
Diketahui :
G = 770,224 kg/jam
ρ = 732,5 kg/m3
µ = 0,2884 cp
Maka :
diopt = 226.G0,5.ρ-0,35
= 10,1480 mm (0,3995 in)
=
F-34
dari Tabel 11 (Kern, 1965),
nominal pipe size
schedule number
OD
ID
Flow area per pipe, a’
= 1/2 in
= 40
= 0,840 in (0,0213 m)
= 0,622 in (0,0158 m)
= 0,304 in2 (0,0002 m)
Pengecekan Bilangan Reynold
NRe = G.ID a'. 205.458,9433 (turbulen)
Maka anggapan menggunakan aliran turbulen adalah benar.
Spesifikasi nozzle standar (Brownel and Young, 1959, App. F item 1 dan
2, hal.349) :
Size = 3/4 in
OD of pipe
Flange Nozzle thickness (n)
Diameter of hole in reinforcing plate (DR)
Length of side of reinforcing plate, L
Width of reinforcing plate, W
Distance, shell to flange face, outside, J
Distance, shell to flange face, inside, K
= 1,313 in
= 0,2 in
= 1 7/16 in
= 10 in
= 12 5/8 in
= 6 in
= 6 in
Distance from Bottom of tank to center of nozzle
- Regular, Type H = 4 in
- Low, Type C = 3 in
=
F-35
Nozzle Produk
1. Nozzle Aliran Produk
Diketahui :
G = 2955,245 kg/jam
ρ = 1077 kg/m3
µ = 0,8061 cp
Maka :
diopt = 226.G0,5.ρ-0,35
= 18.0114 mm (0.8091 in)
dari Tabel 11 (Kern, 1965)
nominal pipe size
schedule number
OD
ID
Flow area per pipe, a’
= 1 1/2 in
= 40
= 1,9 in (0,0483 m)
= 1,61 in (0,0409 m)
= 2,04 in2 (0,0013 m)
Pengecekan Bilangan Reynold
NRe =a'.
= 32,546.9557 (turbulen)
Maka anggapan menggunakan aliran turbulen adalah benar.
Spesifikasi nozzle standar (Brownel and Young, 1959, App. F item 1 dan
2, hal.349) :
Size = 1 1/2 in
OD of pipe = 1,9 in
Flange Nozzle thickness (n) = 0,2 in
Diameter of hole in reinforcing plate (DR) = 2 in
Length of side of reinforcing plate, L = 10 in
G.ID
F-36
Width of reinforcing plate, W
Distance, shell to flange face, outside, J
Distance, shell to flange face, inside, K
= 12 5/8 in
= 6 in
= 6 in
Distance from Bottom of tank to center of nozzle
- Regular, Type H = 6 in
- Low, Type C = 3 in
2. Nozzle Aliran CO Keluar
Diketahui :
G = 770,224 kg/jam
ρ = 732,5 kg/m3
µ = 0,2884 cp
Maka :
diopt = 226.G0,5.ρ-0,35
= 10,1480 mm (0,3995 in)
dari Tabel 11 (Kern, 1965),
nominal pipe size
schedule number
OD
ID
Flow area per pipe, a’
= 3/4 in
= 40
= 1,313 in
= 0,622 in
= 0,304 in2 (0,0002 m)
Pengecekan Bilangan Reynold
NRe = G.ID a'. 205.458,9433 (turbulen)
Maka anggapan menggunakan aliran turbulen adalah benar.
=
F-37
Spesifikasi nozzle standar (Brownel and Young, 1959, App. F item 1 dan
2, hal.349) :
Size = 3/4 in
OD of pipe
Flange Nozzle thickness (n)
Diameter of hole in reinforcing plate (DR)
Length of side of reinforcing plate, L
Width of reinforcing plate, W
Distance, shell to flange face, outside, J
Distance, shell to flange face, inside, K
= 1,313 in
= 0,2 in
= 1 7/16 in
= 10 in
= 12 5/8 in
= 6 in
= 6 in
Distance from Bottom of tank to center of nozzle
- Regular, Type H = 4 in
- Low, Type C = 3 in
Nozzle pendingin masuk
Diketahui :
G = 19.519,0551 kg/jam (5,4255 kg/s)
ρ = 1.022,8753 kg/m3
µ = 0,8500 cp (3,0600 kg/m.jam)
Maka :
diopt = 226.G0,5.ρ-0,35
= 46,5467 mm (1,8325 in)
dari Tabel 11 (Kern, 1965),
nominal pipe size = 2 in
schedule number = 40
F-38
OD
ID
Flow area per pipe, a’
= 2,3750 in (0,0603 m)
= 2,0670 in (0,0525 m)
= 3,3519 in2 (0,0022 m)
Pengecekan Bilangan Reynold
NRe = G.ID a'. 200.290,3534 (turbulen)
Maka anggapan menggunakan aliran turbulen adalah benar.
Spesifikasi nozzle standar (Brownel and Young, 1959, App. F item 1 dan
2, hal.349) :
Size = 2 in
OD of pipe
Flange Nozzle thickness (n)
Diameter of hole in reinforcing plate (DR)
Length of side of reinforcing plate, L
Width of reinforcing plate, W
Distance, shell to flange face, outside, J
Distance, shell to flange face, inside, K
= 2,375 in
= 0,218 in
= 2 1/2 in
= 10 in
= 12 5/8 in
= 6 in
= 6 in
Distance from Bottom of tank to center of nozzle
- Regular, Type H
- Low, Type C
= 7 in
= 3 1/2 in
Nozzle pendingin keluar
Diketahui :
G = 19.531,6890 kg/jam (5,4255 kg/s)
ρ = 1008,9773 kg/m3
µ = 0,65 cp (2,34 kg/m.jam)
=
F-39
Maka :
diopt = 226.G0,5.ρ-0,35
= 46,7701 mm (1,8413 in)
dari Tabel 11 (Kern, 1965)
nominal pipe size
schedule number
OD
ID
Flow area per pipe, a’
= 2 in
= 40
= 2,3750 in (0,0603 m)
= 2,0670 in (0,0525 m)
= 3,3519 in2 (0,0022 m)
Pengecekan Bilangan Reynold
NRe = G.ID a'. 261.918,1544 (turbulen)
Maka anggapan menggunakan aliran turbulen adalah benar.
Spesifikasi nozzle standar (Brownel and Young, 1959, App. F item 1 dan
2, hal.349) :
Size = 2 in
OD of pipe
Flange Nozzle thickness (n)
Diameter of hole in reinforcing plate (DR)
Length of side of reinforcing plate, L
Width of reinforcing plate, W
Distance, shell to flange face, outside, J
Distance, shell to flange face, inside, K
= 2,375 in
= 0,218 in
= 2 1/2 in
= 10 in
= 12 5/8 in
= 6 in
= 6 in
Distance from Bottom of tank to center of nozzle
- Regular, Type H
- Low, Type C
= 7 in
= 3 1/2 in
=
F-40
(a)
(b)
Gambar F.6. Shell Nozzle (a) Reinforcing Plate (b) Single Flange
8. Penyangga tumpukan katalisator (Bed support/Grid support)
Grid support dirancang untuk menyangga katalisator untuk mencegah
kelebihan pressure drop. Yang biasa digunakan adalah piringan yang
berlubang-lubang (perforated plate) atau piringan yang bergelombang
(slatted plate). Grid support ini biasanya dibuat dari bahan yang anti korosi
seperti carbon steel, alloy steel, cast iron, atau cast ceramics (Rase, 1977).
F-41
Penyangga katalis berupa perforated plate dengan ketebalan tertentu.
Tekanan yang harus ditahan oleh bed support = tekanan operasi + tekanan
karena katalis
a. Tekanan operasi
Pdes14,7614,7
= 88,20 psi
b. Tekanan karena katalis
Perforated plate yang digunakan mempunyai lubang dengan luas sama
dengan 50 % luas total tube. (Luas penampang tube(at) = 0,0003 m2)
Luas total pipa = Nt x at
= 2.218 x 0,0013 m2
= 3,1482 m2
Perforate plate = 50 % x Luas total pipa
= 0,5 x 3,1482 m2
= 1,5741 m2
Tekanan karena katalis
berat katalis Luaspenahan'.katalis
4293,3368 kg 1,5741.m2
= 2.727,4867 kg/m2
= 3.8794 psi
Tekanan total perancangan Ptotal = 3.8794 psi + 88,20 psi = 92,0794 psi
Tebal plate dihitung dengan persamaan (13.27 Brownell & Young, 1959)
t d C'P
f
F-42
dengan
t = tebal minimum plate, inchi
d = diameter plate, inchi
P = tekanan perancangan, psi
f = maksimum allowable stress, 18.750 psi (bahan yang digunakan
stainless steel SA 167 grade 11 type 316)
C’ = konstanta dari app H, C’ =0,75 (Brownell & Young)
t 1,61 0,75 274,6065 18.750
= 0,0977 inchi
diambil tebal standar t = 0,1875 inchi
9. Tebal pemegang pipa
Pemegang pipa harus dapat menahan perbedaan tekanan antara dalam pipa
dan dalam shell. Tebal pemegang pipa dihitung dengan persamaan :
tp CphDp P f c
dengan
Cph = konstanta design = 1,1
Dp = diameter shell, inchi
ΔP = perbedaan tekanan = 0,0015
λ = ligament efficiency = 0,5
f = maximum allowable stress = 18.750 psi
c = corrosion allowance = 0,25 inchi
bahan konstruksi seperti yang digunakan sebagai bahan shell yaitu stainless
steel SA 167 grade 11 type 316.
tp 1,10,0977 0,0015
0,518.750 0,25
F-43
= 0,2412 inchi
diambil tebal standar = 1/4 inchi
10. Innert Ballast
Alat ini digunakan untuk melindungi permukaan katalisator dari pengaruh
langsung aliran fluida dan meratakan aliran fluida umpan (Rase-Barrow,
1957). Innert ballast berupa bola-bola keramik dengan tebal tumpukan 0 – 6
inchi, digunakan tinggi tumpukan 6 inchi.
11. Distributor
Alat ini digunakan untuk meratakan aliran fluida masuk, jenis yang
digunakan adalah type multiple buffle distributor concentric cone, yang
dipasang pada akhir bagian pipa pemasukan fluida.
12. Perhitungan Flange, Bolt dan Gasket dari Vessel
a. Sambungan head dengan shell
Sambungan antara tutup bejana dengan bagian shell menggunakan
sistem flange dan baut. Bahan konstruksi yang dipilih berdasarkan pada
kondisi operasi.
Data perancangan :
Tekanan disain
Material flange
Bolting steel
Material gasket
Diameter luar shell, B
Ketebalan shell
Diameter dalam shell
= 242,5500 psi
= Carbon Steel SA-240 Grade A
= Carbon Steel SA–193 Grade B6
= soft steel
= 120 in
= 1,25 in
= 117,48 in
F-44
Tegangan dari material flange (fa)
Tegangan dari bolting material (fb)
= 15.000 psi
= 20.000 psi
Tipe flange terlihat pada gambar berikut : (Fig.12.24, Brownell&Young)
Gambar F.7. Tipe Flange dan Dimensinya
b. Perhitungan lebar gasket:
di
y P.my [P(m1)] (Pers 12.2 Brownell & Young 1959)
Dimana : do = diameter luar gasket, in
di = diameter dalam gasket, in
y = yield stress, lb/in2 (Fig. 12.11)
m = faktor gasket (Fig. 12.11)
Digunakan material gasket yaitu soft steel, dari Fig. 12.11 Brownell &
Young 1959 diperoleh :
y = 18.000 dan m = 5,5
Sehingga,
d i
18000 242,555,518000 [242,555,51 ]
= 1,0074
do
od
F-45
Asumsi bahwa diameter dalam gasket di sama dengan diameter luar
shell 70,6699 in, sehingga :
do = 1,0074 × 70,6699 in = 71,50125 in
Lebar gasket minimum (N) :
do d i
2
71,50125 70,6699
2
= 0,4414 in
Digunakan gasket dengan lebar 1/2 in.
Keterangan :
N = Lebar gasket minimum (in)
do = Diameter luar shell (in)
di = Diameter dalam shell (in)
Diameter gasket rata-rata, G = di + lebar gasket
= 71,9199 in
c. Perhitungan beban
Dari Fig. 12.12 Brownell & Young 1959 kolom 1 type 1.a
bo = 2 0,25 in, b bo jika bo 0,25
Sehingga, b =25 in
Wm2 = Hy
= x b x G x y (B & Y,1959, pers. 12.88)
= 3,14 x 0,25 x 71,9199 x 18.000
= 1.016.228,26210 lb
Keterangan :
N =
=
N
Hy = Berat beban bolt maksimum (lb)
F-46
b = Effective gasket (in)
G = Diameter gasket rata-rata (in)
Berat untuk menjaga joint tight saat operasi digunakan Persamaan
12.90 Brownell & Young (1959) :
Hp = 2 b π G m p
= 2 x 0,25 x 3,14 x 71,9199 x 5,5 x 88,20
= 54.759,5433 lb
Keterangan :
Hp = Beban join tight (lb)
m = Faktor gasket (fig.12.11)
b = Effective gasket (in)
G = Diameter gasket rata-rata (in)
P = Tekanan operasi (psi)
Beban dari tekanan internal dihitung dengan Persamaan 12.89
Brownell & Young (1959) :
H = .G2
P
H π.71,91991 2
88,20
H = 358.126,4450 lb
Beban operasi total dihitung dengan persamaan 12.91 Brownell &
Young (1959) :
Wm1 = H + Hp
= 54.759,5433 + 358.126,4450
= 412.885,9883 lb
Berdasarkan perhitungan diatas, diperoleh Wm1 lebih besar daripada
Wm2, sehingga beban pengontrol berada pada Wm1 = 3.017.058,5301
lb.
4
4
F-47
Keterangan :
Wm1 = Beban berat bolt pada kondisi operasi (lb)
Wm2 = Beban berat bolt pada kondisi tanpa tekanan dalam (lb)
H = Total joint contact surface (lb)
d. Perhitungan luas baut minimum (minimum bolting area)
Dihitung dengan Persamaan 12.92 Brownell & Young (1959) :
Wm1
412.885,9883 m1
fb 20.000
20,644 in 2
Keterangan :
Am1 = Total luas bolt pada kondisi operasi (in2)
Perhitungan ukuran baut optimum berdasarkan Tabel 10.4
Brownell&Young (1959) hal.188.
Dengan menggunakan ukuran baut = 0.8750 in diperoleh data sebagai
berikut :
Root area
Bolt spacing standard (BS)
Minimal radian distance (R)
Edge distance (E)
= 0,419 in2
= 3,00000 in
= 0,93750 in
= 0.75000 in
Jumlah baut minimum = Amroot area
= 49,2704
Sehingga digunakan baut dengan ukuran 0.8750 in sebanyak 50 buah.
Bolt circle diameter, BC = 123,5094 in.
Perhitungan diameter flange luar :
Flange OD (A) = bolt circle diameter (BC) + 2 E
A
1
F-48
Flange OD (A) = 125,3844 in
Cek lebar gasket :
Ab aktual = Nbolt x Root Area
= 50 x 0,419 = 20,95 in2
Lebar gasket minimum :
NminAb actual fallaw
2 y π G
20,95 x 20.0002 x18.00 x3,14 x 71,9199
= 0,2236 in (Nmin < 0,5 in, pemilihan baut memenuhi)
e. Perhitungan moment :
1) Untuk bolting up condition (tanpa tekanan dalam)
Beban desain diberikan dengan Persamaan :
W = ½ (Ab + Am1) fa (Pers. 12.94, B & Y,1959:242)
= ½ (152,3150 + 150,8529 ).20.000
= 415.942,9941 lb
Keterangan :
W = Berat beban (lb)
Am1 = Luas baut minimum (in2)
Ab = Luas aktual baut (in2)
fa = Allowable stress (psi)
Hubungan lever arm diberikan pada Persamaan 12.101, Brownell
& Young (1959) :
=
=
F-49
hG = ½ (C – G)
= ½ (123,5094 – 120,5)
= 1,5047 in
Keterangan :
hG = Tahanan radial circle bolt (in)
BC = Bolt circle diameter (in)
G = Diameter gasket rata-rata (in)
Flange moment adalah sebagai berikut (B & Y, 1959, Tabel 12.4) :
Ma = W x hG
= 415.942,9941 lb x 1,5047 in
= 625.873,4284 lb-in
2) Untuk kondisi saat beroperasi
Beban desain yang diberikan W = Wm1 = 415.942,9941 lb
Untuk hydrostatic end force pada permukaan dalam flange (HD)
HD = 0,785 B2p (Pers. 12.96, B & Y,1959:242)
= 0,785.(71,41991)2. 88,20
= 353.156,3243 lb
Keterangan :
HD = Hydrostatic and force pada area dalam flange (lb)
B = Diameter dalam flange / OD shell (in)
p = Tekanan operasi (psi)
The lever arm, hD (persamaan 12.100 Brownell&Young)
hD = ½ (BC – B)
= ½ (60616 in 73,– 71,41991 in)
= 1,09313 in
F-50
The moment, MD (dari persamaan 12.96 Brownell&Young) :
MD = HD x hD
= 353.156,3243 lb x 1,09313 in
= 386.045,7728 lb-in
Perbedaan antara flange-desin bolt load dengan hydrostatic end
force total adalah :
HG = W – H = Wm1 – H
= 358.126,4450 lb – 252.377,5196 lb
= 54.759,5433 lb
Momen komponen dihitung dengan persamaan 12.98
Brownell&Young:
MG = HG x hG
= 54.759,5433 lb x 1,5047 in
= 82.397,2121 lb-in
Perbedaan antara hydrostatic end force total dan hydrostatic force
end pada luas area dalam flange, HT (Persamaan 12.97, Brownell &
Young) :
HT = H - HD
= 358.126,4450 lb – 353.156,3243 lb
= 4.970,1207 lb
Hubungan lever arm, hT (Persamaan 12.102 Brownell & Young,
1959):
hT = ½ (hD + hG)
= 1,2989 in
F-51
The moment (Persamaan 12.97 Brownell&Young, 1959):
MT = HT x hT
= 6,455.7882 lb-in
Jumlah moment untuk kondisi saat beroperasi, MO (Persamaan
12.97 Brownell & Young, 1959):
MO = MD + MG + MT
= 474.898,7731 lb-in
Sehingga moment saat beroperasi sebagai pengontrol:
Mmax = MO = 474.898,7731 lb-in
f. Perhitungan tebal flange :
t =Y M max
fa B(Persamaan 12.85 Brownell & Young, 1959)
K = A/B = 131,8844/120 = 1,0990
Dari Fig.12.22 dengan K = 1,0990 (Brownell & Young, 1959)
Diperoleh nilai Y = 23
t = Y Mmax
f B=
23 x 474.898,7731 lb in
20.000 psia x 120 in
= 0,7111 in
Sehingga diambil ketebalan flange = ¾
F-52
Bolt
t = tebal flange
Gasket
d = diameter baut
Gambar F.8. Detail untuk Flange and bolt pada Head Reaktor
13. Menentukan Tebal Isolasi
Perpindahan panas di dalam reaktor dapat dilihat pada Gambar F.7 berikut
ini.
x3
Gambar F.9. Sistem Isolasi Reaktor
Perpindahan panas melalui tiap lapis tahanan di hitung dengan hukum Fourier dan A 2r L , diperoleh:
Q
2πL
T Tu
(Holman, 1997, pers.2-9) r r2 k1 k 2
Jika perpindahan panas disertai konveksi dan radiasi, maka persamaan di
atas dapat dituliskan :
3
1
2
1
rLnrLn
F-53
Q r
2πLT Tu (Holman, 1997, pers.2-12)
r r2 1k1 k 2 h c h r r3
Jika diaplikasikan dalam perhitungan perancangan tangki maka diperoleh :
Q r 2πLT Tu
k1
r k 2
r2 hc h r r3
Keterangan :
x3 = Tebal isolasi (m )
r1 = Jari–jari dalam tangki (m)
r2 = Jari–jari luar tangki (m)
r3 = Jari – jari luar isolasi (m)
T1 = Temperatur permukaan plat tangki bagian dalam (oC)
T2 = Temperatur permukaan plat tangki bagian luar (oC)
T3 = Temperatur luar isolasi (oC)
Tu = Temperatur udara (oC)
Perpindahan panas dari reaktor ke sekeliling melalui dinding reaktor dan
isolator terjadi melalui beberapa langkah, yaitu :
Perpindahan konveksi dari cairan pendingin dalam shell ke dinding
shell dalam (Q1)
Perpindahan konduksi dari dinding shell dalam ke dinding shell luar
(Q1)
Perpindahan konduksi dari dinding shell luar ke permukaan luar
isolator (Q2)
3
1
2
1
rLnLn
32
1
rLnLn 1 1
F-54
Perpindahan konveksi dan radiasi dari permukaan luar isolator ke
udara bebas (Q3)
Asumsi yang digunakan untuk menghitung tebal isolasi reaktor sebagai
berikut :
- Keadaan steady state
- Perpindahan panas konveksi dari air pendingin dalam shell ke
dinding shell dalam diabaikan
- Suhu dinding dalam reaktor (T1) sama dengan suhu pendingin rata-
rata, yaitu T1 = (30 45) oC
= 37,5 oC
- Suhu dinding luar isolator, T3 = 35 oC = 95 F = 308,15 K
- Suhu udara luar, Tu = 30 oC = 86 F = 303,15 K
Data-data lain yang diperlukan :
r1 = IDs
2=
2,0116 m = 1,0058 m
r1 = ODs
2=
2,0353m = 1,0176 m
L = 7,3152 m
Bahan Konstruksi Reaktor
Bahan konstruksi shell reaktor adalah stainless steel, adapun sifat-sifat
fisiknya adalah sebaga berikut (Geankoplis,1993) :
Konduktivitas (k1)
Emisivitas (ε)
Densitas (ρ)
= 45 W/m.K (26,0005 Btu/jam.ft.oF)
= 0,54
= 7.801 kg/m3 (490 lb/ft3)
2
2
2
F-55
Bahan Isolator
Bahan isolasi yang digunakan adalah asbestos, adapun sifat-sifat fisis
dari magnesia 85% adalah sebagai berikut (Geankoplis,1993) :
Konduktivitas (k2)
Emisivitas (ε)
Densitas (ρ)
= 0,0710 W/m.K (0,0971 Btu/jam.ft.oF)
= 0,6
= 271kg/m3
Panas yang hilang dari dinding isolasi ke udara (Q3)
- Koefisien perpindahan panas radiasi (hr)
hr
σεT 4 T 4
T Tu (Geankoplis,1979)
Keterangan :
hr = Koefisien perpindan panas secara radiasi (W/m2 oK)
σ = Konstanta Boltzman, 5,676.108
ε = Emisivitas bahan isolator
Ti = Temperatur permukaan luar isolator (K)
Tu = Temperatur udara (oK)
Maka,
hr
5,6760,6308,15
100
4
303,15
100
4
308,15 303,15
= 3,8901 W/m2.K
- Koefisein perpindahan panas konveksi (hc)
Tf = ½ (T3 + Tu)
= ½ (308,15 + 303,15) K
= 305,65 K
3
3 u
F-56
Sifat udara pada T = 305,65 K K (Geankoplis,Tabel.A3-3,1979) :
ρf = 1,1201 kg/m3
Cpf = 1,0056 kJ/kg K
μf = 0,000019234 kg/m.s
kf = 0,0274 W/m K
β = 0,0031646 1/K
Persamaan umum perpindahan panas konveksi (hc)
0,25
h c 1,37 l
untuk NRa = 104 - 109 (Geankoplis,1979)
h c 1,24ΔT13 untuk NRa > 109
Keterangan :
hc = Koeffisien transfer panas konveksi, Btu/jam.ft2.oF
NRa= Gr × Pr
NRa= Bilangan Rayleigh
Gr = Bilangan Grasshoff
Pr = Bilangan Prandtl
Sehingga diperoleh :
Pr = Cpf
μf kf
= (1,0056).(1,9234.10 -5)0,0274
= 7,05.10-4
Gr = L ρ2
βgΔT
f
2f
3
μ
ΔT
F-57
= (7,31523 ).(1,12012 )(3,1646.10 -3)(9,806)(308,15 303,15) (1,9234.10 5 )2
= 205.984.101.369,1010
Maka :
NRa = 7,05.10-4 × 205.984.101.369,1010
= 145.404.556,0469
Jadi :
0,25
hc = 1,37 l
308,15 303,15 0,25
7,3152
= 1,2457 W/m.K
Panas yang hilang dari dinding isolasi ke udara (Q3) adalah
Q3 = (hc + hr).2..r3.L.(T3 – Tu)
= (1,2457 + 3,8901).2.. r3.7,3152.(308,15 – 303,15)
= 1.179,6647.r3
Menghitung tebal isolasi reaktor (x3)
Pada kondisi steady state Q1 = Q2 = Q3 = Q4 dengan Q adalah panas yang
ditransfer dari tiap lapisan. Perpindahan panas keseluruhan dari dinding
bagian dalam reaktor hingga udara (Q) persamaannya adalah :
Q2π LT Tu
r r r r2 1k1 k 2 h c h r r3
=
32
1
LnLn
ΔT
= 1,37
1
F-58
Dengan Q3 = Q, maka :
1.179,6647 r3=2π(7,3152) 308,15 303,15
1,0176 r 1,0058 1
45 0,0710 (5,1358)r3
Nilai r3 dapat dicari dengan iterasi. Dengan mengunakan menu goal seek
pada Microsoft Excell, maka dapat diperoleh nilai :
r3 = 1,1308 m
Sehingga tebal isolasi reaktor (x3) adalah
x3 = r3 – r2
= 1,1308 m – 1,1240 m
= 0,1132 m (11,3215 cm)
14. Berat Reaktor
Berat reaktor terdiri dari :
a. Berat shell
Berat shell = ¼.π.(ODs2 – IDs
2).Ls.ρstell
= ¼.π.((2,0353 m)2 – (2,0116 m)2)(7,3152 m)(7.801 kg/m3)
= 4.282,4040 kg
b. Berat head dan bottom
Berat head dan bottom = Vhb. ρstell
= (1,0677 m3)( 7.801 kg/m3)
= 8.329,1277 kg
c. Berat tube
Berat tube = ¼.π.(OD2 – ID2).Ls.ρstell
1,0176
LnLn
3
F-59
= ¼.π.(( 0,0483 m)2 – (0,0409 m)2)(7,3152 m)(7.801 kg/m3)
= 70.368,7541 kg
d. Berat aksesoris pada reaktor
- Nozzle umpan tube
1. Ukuran Nozzle
Berat Nozzle
2. Ukuran Nozzle
Berat Nozzle
= 1 1/2 in
= 10 lb (Brownell & Young, 1983)
= 1 7/16 in
= 10 lb (Brownell & Young, 1983)
- Nozzle produk tube
1. Ukuran Nozzle
Berat Nozzle
2. Ukuran Nozzle
Berat Nozzle
= 1 1/2 in
= 10 lb (Brownell & Young, 1983)
= 1 7/16 in
= 10 lb (Brownell & Young, 1983)
- Nozzle pendingin masuk shell
Ukuran Nozzle
Berat Nozzle
= 1 1/2 in
= 10 lb (Brownell & Young, 1983)
- Nozzle pendingin keluar shell
Ukuran Nozzle
Berat Nozzle
= 1 1/2 in
= 10 lb (Brownell & Young, 1983)
e. Berat isolator
Berat isolator = ¼.π.(ODisolator2 – ODshell
2).Ls.ρstell
= ¼.π.(2x1,1308m)2-(2,0480 m)2(7,3152)
x(271 kg/m3)
= 130,1744 kg = 286,982 lb
F-60
Total berat aksesoris reaktor = (10 + 10 + 10 + 10 +10+10+ 286,982) lb
= 346,9824 lb
= 157,3904 kg
f. Berat material dalam reaktor
- Berat bahan baku
Berat cairan = ¼.π.ID2.Lt.ρliq.Nt
=¼.π.(0,0409m)2(7,3152m)
x(665,6631 kg/m3)(2.218)
= 15.290,8157 kg
- Berat katalis
Berat katalis = 4.293,3368 kg
- Berat pendingin
Berat pendingin = flow area shell (As) x Lt x ρpendingin
= (0,5342 m2)(7,3152 m)( 1008,9773 kg/m3)
= 4.252,7856 kg
Total berat material dalam reaktor :
=(4.252,7856 + 4.293,3368 + 15.290,8157) kg
= 23.836,9324 kg
Jadi, total berat reaktor = berat shell + berat head + berat tube + berat
aksesoris reaktor + berat material dalam reaktor
= 4.282,4040 kg+ 8.329,1277 kg + 70.368,7541 kg
+ 157,3902 kg + 23.836,9324 kg
= 106.973,6000 kg
F-61
15. Desain Sistem Penyangga
Berat untuk perancangan = berat total reaktor
= 126.822,8922 kg
Reaktor disangga dengan 4 kaki.
Kaki penyangga dilas ditengah – tengah ketingggian (50 % dari tinggi total reaktor).
A a
h thp
1/2 H
L
tbp
Gambar F.10. Sketsa sistem penyangga Reaktor
Lug Planning
Digunakan kaki (lug) tipe I-beam dengan pondasi dari cor atau beton.
Karena kaki dilas pada pertengahan ketinggian reaktor, maka ketinggian
kaki:
Hlug = ½ H + L= (½.26,5231) + 5
= 18,2615 ft
= 219,1384 in
F-62
Keterangan :
H : tinggi total reaktor 26,5231 ft
L : jarak antara bottom reaktor ke pondasi (digunakan 5 ft)
2
1 1
2
Gambar F.11. Kaki penyangga tipe I beam
Dipilih digunakan I-beam 10 in (B & Y, App. G, item 2)
dimensi I-beam :
kedalaman beam
Lebar flange
Web thickness
Ketebalan rata-rata flange
Area of section (A)
Berat/ft
= 10 in
= 4,944 in
= 0,594 in
= 0,491 in
= 10,22 in2
= 35 lb
Peletakan dengan beban eksentrik (axis 1-1) :
I = 145,8 in4
S = 29,2 in3
r = 3,26 in
Peletakan tanpa beban eksentrik (axis 2-2) :
I = 8,5 in4
S = 3,4 in3
r = 0,91 in
Cek terhadap peletakan sumbu axis 1-1 maupun axis 2-2 .
Axis 1-1
l/r = 219,1384 in / 3,26 in
= 67,2204 (l/r < 120, memenuhi) (B & Y, 1959:201)
F-63
Stress kompresif yang diizinkan (fc):
fc18.000
2 118.000 r 2
18.000 219,1384 2
18.0003,26 2
= 14.388,1204 lb/in2
(Pers. 4.21, brownell and Young, 1959)
fc <15.000 psi , sehingga memenuhi (Brownell and Young, p.201)
Jarak antara center line kolom penyangga dengan center line shell (a) :
a = ½ x lebar flange + 1,5
= ½ x 4,944 +1,5 = 3,972 in
y = ½ x lebar flange
= ½ x 4,944 = 2,472 in
Z = I/y
= 145,8 / 2,472 = 58,9806 in3
Beban kompresi total maksimum tiap lug (P) :
P
Gambar F.12. Sketsa beban tiap lug
P4 Pw (H L) Σ W
n Dbc n(Pers. 10.76, B & Y, 1959)
Umumnya vessel dengan penyangga lug atau lug supported memiliki
ketinggian yang lebih rendah dibandingkan skirt supported vessel,
=
=
=
l
1
F-64
sehingga wind load sangat minor pengaruhnya. Wind load cenderung
mempengaruhi vessel jika vessel dalam keadaan kosong. Berat vessel
dalam keadaan terisi oleh cairan cenderung stabil (Hal.197, Brownell &
Young, 1959).
P = Σ W
= 279.010,3628 lb / 4
= 69.752,5907 lb
Keterangan :
Pw = beban angin total pada permukaan yang terbuka, lbm
H = tinggi reaktor di atas pondasi, ft
L = jarak dari fondasi ke bagian bawah reaktor, ft
Dbc = diameter anchor-bolt circle, ft
n = jumlah penyangga, n
ΣW = berat reaktor kosong + berat liquid dan beban mati lainnya, lbm
= 279.010,3628 lbm
Menghitung beban eksentrik :
fec = P. a
(Pers. 10.98, B & Y, 1959)
= 69.752,5907 x 3,972
58,9806
= 4.697,4322 lb/in2
f = fc – fec
= 14.117,4321 lb/in2 – 4.697,4322 lb/in2 = 9.419,9999 lb/in2
Luas penampang lintang :
A = f
(Pers. 10.98, Brownell and Young, 1959)
= 69.752,5907 / 9.419,9999
= 7,4047 in2 < A tabel (10,22 in2), sehingga memenuhi.
n
Z
P
F-65
Axis 2-2
l/r = 219,3694 in / 0,91 in
= 240,8114 (l/r >120, tidak memenuhi) (B & Y, 1959:201)
Lug Planning
P = 20.132,7745 lb
Masing-masing penyangga memiliki 4 baut (bolt)
Beban maksimum tiap baut:
Pbolt = n b
= 20.132,7745
= 5.033,1936 lb
Luas lubang baut :
AboltPbolt
fbolt
5.033,1936
12.000
(Pers.10.35, B &Y, 1959)
= 0,4194 in2
Keterangan :
fbolt = stress maksimum yang dapat ditahan oleh setiap baut
= 12.000 psi
Digunakan baut standar dengan diameter = 1/2 in (Tabel 10.4,B & Y,
1959)
Ketebalan plat horizontal :
thp =6 My
fallow
(Pers.10.41, B & Y, 1959:193)
Mybolt ln
2 l
1
=
=
= 114 eP
P
4
(Pers.10.40, B & Y, 1959:192)
F-66
dengan :
thp = tebal horizontal plat, in
My = bending momen maksimum sepanjang sumbu radial, in-lb
P = beban baut maksimum, lb
= 20.132,7745 lb
A = panjang kompresi plate digunakan,
= ukuran baut + 9 in = 1/2 in + 9 in = 10 5/8 in
h = tinggi gusset
= 20 in (Brownell and Young, 1959, p.192)
b = lebar gusset, in
= ukuran baut + 8 in = 1/2 in + 8 in = 9 5/8 in
l = jarak radial dari luar horizontal plate luar ke shell, in = 6 in
µ = poisson’ratio (untuk steel, µ = 0,3) (Brownell and Young, 1959)
fallow = stress yang diizinkan = 12,000 psi
γ1 = konstanta dari tabel 10.6 Brownell and Young, 1959
e = jarak konsentrasi beban
= setengah dari dimensi nut, in
= ½ x 1/2 in = 0,25 in
Ketebalam plat kompresi:
bl
= 9 5/8 in / 6 in
= 1,7708 in
Dari tabel 10.6, Brownell and Young, 1959, diperoleh γ1
γ1 = 0,08059
My = 17.438,1477
1 0,3ln
0,8125
1 0,0968
= 4.071,0719 lb-in
2
64
F-67
thp =64.071,0719
12.000
= 1,4267 in (digunakan plat standar 1 1/2 in)
Ketebalan gusset
tg = 3/8 x thp (Pers.10.47, B & Y, 1959)
= 3/8 x 1 1/2
= 9/16 in
dipilih tebal standar = 9/16 in = 0,5625 in
l=6"
h=20"
2"
a=3,97
2 1/4 "
tg=9/16"
A=10 5/8"
b=9 5/8" h=20"
1 1/4 “
2 1/4 “
Gambar F.13. Detail Lug
Base Plate Planning
Digunakan I- beam dengan ukuran 10 in dan 35 lb/ft
Panjang kaki (Hlug)
Sehingga berat satu lug
Beban base plate
Pb
= 19,1141 ft
= 19,1141 ft x 35 lb/ft
= 668,9942 lb
= berat 1 lug + P
= 668,9942 lb + 69.752,5907 lb
= 70.421,5849 lb
F-68
pa
le
m
n
m
0,8 fw
Gambar F.14. Sketsa area base plate
Base plate area :
Abp = f
70.421,5849 300
= 234,7386 in2 (= Abp min)
Dengan:
Pb = base plate loading
f = kapasitas bearing (untuk cor, f = 300 psi)
Untuk posisi lug 1-1
Abp = lebar (le) x panjang (pa)
= (0,8 fw + 2n)(0,95 hb + 2m)
dengan :
fw = lebar flange (4,944 in)
hb = kedalaman beam (10 in)
m = n (diasumsikan awal)
Abp
234,7386 in2
Didapat nilai n
= (0,8 x 4,944 + 2n)(0,95 x 10 + 2m)
= (0,8 x 4,944 + 2n)(0,95 x 10 + 2m)
= 4,4212 in
0,95
hb
Pb
=
F-69
maka,
le = (0,8 x 4,944) + (2 x 4,4212)
= 12,7976 in
pa = (0,95 x 10) + (2 x 4,4212)
= 18,3424 in
umumnya dibuat pa = le, maka dibuat pa = le = 12,7976 in Abp,baru = 1e x pa
= 12,7976 x 12,7976
= 163,7785 in2
nbaru(1e 0,8. fw )
212,7976
0,8 4,9442
= 4,4212 in
mbaru =pa 0,95.hb
2
Tekanan aktual, Pa :
Pa
12,7976 0,95102
= 1,6488 in
b
70.421,5849 Abp, baru
163,7785
= 425,8959 psi
Tebal base plate:
tbp = (0,00015 x Pa x n2)1/2
= (0,00015 x 425,8959 x 4,4212 2)1/2
= 3,5338 in (digunakan plat standar 3 5/8 in)
=
=
=
P= =
F-70
Perancangan Pondasi
Perancangan pondasi dengan sistem konstruksi beton terdiri dari campuran
semen: kerikil : pasir, dengan perbandingan 1 : 2 : 3. Direncanakan
pondasi berbentuk limas terpancung. Dianggap hanya gaya vertikal dari
berat kolom yang bekerja pada pondasi.
Berat vesel, termasuk perlengkapannya yang diterima oleh :
I-Beam pada kondisi operasi = 279.010,3628 lbm
Berat I-Beam yang diterima oleh base plate = 70.421,5849 lbm +
Jadi berat total yang diterima oleh pondasi = 349.431,9477 lb
Digunakan tanah dengan ukuran :
Luas bagian atas (a)
Luas bagian bawah (b)
= 14.400 in2 (120 in x 120 in)
= 15.625 in2 (125 in x 125 in)
= 108,5069 ft2
Tinggi pondasi
Volume pondasi
= 30 in
= 1/3 x tinggi pondasi x ((a+b) + (axb)1/2 )
= 450.250 in3
= 260,5613 ft3
Berat pondasi (W) = V x densitas beton
= 260,5613 ft3 x 140 lb/ft
= 36.478,5880 lb
Jadi berat total yang diterima tanah adalah
Wtot = Berat total yang diterima pondasi + berat pondasi
= 349.341,9477 lb + 36.478,5880 lb
= 385.910,5356 lb
Tegangan tanah karena beban (T) = P/F < 10 ton/ft2
F-71
Keterangan :
P = Beban yang diterima tanah (lb)
F = Luas alas (ft2)
Jadi tegangan karena beban (г) :
Г tot
b
385.910,5356 108,5069
= 3.556,5515 lb/ft2
= 1,5877 ton/ft2 < 10 ton/ft2
Pondasi dapat dipasang pada tanah clay, sebab tegangan tanah karena
beban kurang dari safe bearing maksimal pada tanah clay.
= W
=