Tugas PAP Kelompok FIX 3

Tangki Tertutup Bertekanan pad a Tangki Horizontal

Rancanglah suatu bejana untuk menyimpan bahan baku gas hidrogen (H2).

Volume bejana 4000 L. Direncanakan bejana ini beroperasi pada tekanan 0,5 atm

Penyelesaian

A. Pertimbangan Pemilihan Jenis Tangki dan Tutup Tangki

1) Fungsi menyimpan bahan baku

Pilihan bejana yaitu :

Tangki silinder tegak dengan tutup atas conical dan tutup bawah flat

Tangki silinder horizontal atau tegak dengan tutup kedua ujungnya

Tangki berbentuk bola dengan tekanan > 5 atm

Lokasi yang tersedia untuk bejana relatif cukup luas

Bejana yang di pilih adalah tangki silinder horizontal atau tegak dengan

tutup kedua ujungnya

2) Gas, berbahaya dan mudah terbakar


Tangki silinder tegak dengan tutup atas conical dan tutup bawah flat


3) Suhu kamar dan tekanan 0,5 atm



Berdasarkan pertimbangan tersebut di atas maka bejana yang di pilih

adalah tangki silinder horizontal atau tegak dengan tutup kedua ujungnya

Bahan konstruksi yang cocok adalah SA 283 Grade C dengan f = 12650 psi

(tabel 13.1 Brownell).

B. Perhitungan Kapasitas Tangki

Kapasitas bejana = 4000L

= 4000 L x 1bbl

0,1589873 m3 x 1 m3

1000 L

= 25,1592 bbl

Faktor keamanan 20 %

VT = 1,2 x 25,1592 bbl = 30,191 bbl

Dari Wallas halaman 611, dengan tekanan 0 -250 psig maka ( LD )=3

V = π4

D2 L

4000 dm3 = π4

D2 x 3D

16000 dm3 = 3πD3

D3 = 1698,5138 dm3

D = 11,9313 dm = 3,9144 ft = 46,9728 in

L = 3D = 3 (3,9144 ft) = 11,7432 ft = 140,9184 in

C. Perhitungan Tebal Shell

Pdesain = Poperasi + 10 % x Poperasi

= 0,5 atm + 10 % x 0,5 atm

= 0,5 atm + 0,05 atm

= 0,55 atm

= 80,85 Psi

E = 0,8

ts = P r

S E−0,6 P+C

= 80,85 X 23,4864

12650 X 0,8−0,6 x 80,85+0,125

= 0,3135 in

Dipilih ts = 38

Pmax = S E t s

r+0,6 t s

= 12650 x 0,8 x0,3135

23,4864+0,6 x 0,3135

= 134,01 Psi

Pmax > Pdesain, maka bejana dapat digunakan.

D. Perhitungan Tebal Head

th = 0,885 P rSE−0,1 P

+ 0,125

= 0,885 x 80,85 x 23,486412650 x 0,8−0,1 x 80,85

+0,125

= 0,166 in

Dipilih th = 3

16

E. Perhitungan Tebal Tutup OA

OD = ID + 2ts

= 46,9728 + 2(0,3135)

= 47,5998 in

OD dipilih = 48

icr = 3

r = 48

AB = ID2

- icr

= ( 46,97282 ) - 3

= 20,4864 in

BC = r – icr

= 48 – 3

= 45 in

AC = √BC 2+ AB2

= √452+(20,48642)

= 40,066 in

b = r – AC

= 48 – 40,066

= 7,934 in

th = 0,166 in

sf = 1,5

OA = th + b + sf

= 0,166 in + 7,934 in + 1,5 in

= 9,6 in

F. Tebal Flat Bottom

Tebal flat bottom, th flat sama dengan tebal shell, ts yaitu = 0,3135 in

G. Panjang total tangki

T = 2OA + L

= 2 x 9,6 in + 140,91684 in

= 159,384 in

Tangki Tertutup

Rancanglah sebuah bejana untuk menyimpan methanol pada pabrik biodiesel.

Direncanakan bejana ini beroperasi pada suhu 30 C dan tekanan 1 bar. Laju aliran

methanol yaitu 19575,033 kg/jam

A. Data Perhitungan:

Tekanan, P : 1 bar = 14,5038 psi

Temperatur penyimpanan, T : 30oC = 298,15 K

Waktu penyimpanan, t : 1 hari = 24 jam

Densitas MeOH, ρ : 886,030 kg

m3 = 55,313 lb

ft3

Laju aliran massa, F : 19575,033 kgjam

B. Pertimbangan Pemilihan Jenis Tangki dan Tutup Tangki

1) Fungsi : penyimpanan bahan baku

Pilihan bejana :

Tangki silinder dengan tutup atas Torisphericaldan tutup bawah

Flat (datar)

Tangki silinder dengan tutup atas Flanged Standart Dished Headdan

tutup bawah Flat (datar)

Tangki silinder horizontal atau tegak dengan tutup pada kedua

ujungnya

2) Sifat fluida : cair dan mudah menguap

Pilihan bejana :

Tangki silinder dengan tutup atas Torisphericaldan tutup bawah Flat

(datar)



3) Temperatur ruang dan tekanan atmosfer

Pilihan bejana :

Tangki silinder dengan tutup atas Torispherical dan tutup bawah Flat

(datar)



Berdasarkan pertimbangan di atas maka bejana yang paling cocok

digunakan adalah tangki silinder dengan tutup atas Torispherical dan


4) Methanol adalah produk petrokimia, bahan konstruksi yang cocok

adalah SA 283 Grade C dan SA 283 Grade D, berdasarkan nilai f pada

tabel 3.1 (Brownell & Young), maka dipilih SA 283 Grade C karena

harganya yang lebih murah.

C. Perhitungan Kapasitas Tangki

Volume liquid= Fρ

x t

Volume liquid= 19575,033

kgjam

886,030kg

m3

x 24 jam = 530,23m3 = 18724,9 ft3

Faktor keamanan 20%, maka kapasitas tangki :

VL=1,2 x 530,23 m3 = 636,276 m3

D. Perhitungan Dimensi Tangki

Volume Silinder, Vs

H=4V

D2 π(Persamaan 3.1 Brownell∧Young)

Maka V,

V=HD2 π

4

Asumsi : H = 3D, maka

V=3D.D2 π

4

V=2,335D3

Volume Head, Vc

V= π4

D3

V=0,785 D 3

Volume Tangki , Vt

Volume Tangki , Vt = Volume Silinder, Vs + Volume Head, Vc

636,276 = 2,335 D3+0,785 D3

636,276 m3=3,140 D3

D3=636,276 m3

3,140=202,635 m3

D=5,87 m=19,2585 ft=231,1024∈¿

R=D2

=5,87 m2

=2,935 m=9,62927 ft=115,5512∈¿

H = 3D = 3 x 5,87 m = 17,61 m = 57,7756 ft = 693,307 in

E. Perhitungan Tebal Shell, ts

Volume liquid dalam tangki, VL = π4

D2 HL

Tinggi liquid dalam tangki , HL=4 V L

π D2

Tinggi liquid dalam tangki , HL=4 x 530,23 m3

3,14 x5,872m2 =19,6028 m=64,3136 ft

Tekanan desain = Tekanan hidrostatik + Tekanan operasi

Tekanan desain, P = ρ (ggc)HL+14,7 Psi

Tekanan desain, P =

55,313 lbm/ ft3(32,1740 ft /s2

32,1740 lbm.ft / lbf.s2 )69,008 ft

144 +14,5038 Psi

=41,011 Psi

t s=P R,

SE−0,6 P+C A

Tekanan desain, P = 41,011 Psi

Jari-jari Shell, R = 115,5512 in

Tegangan yang diizinkan, S = 12650 Psi (untuk SA 283 Grade C)

(Tabel 13.1 Brownell)

Welded Butt-Joint Efficiency, E = 0,80 (Tabel 13.2 Brownell)

Faktor korosi, CA = 0,125 in

t s=41,011 Psi x115,5512∈ ¿12650 Psi x 0,80−0,6 x 41,011 Psi

+0,125∈¿0,594∈¿¿

dipilih tebal shell, ts = 0,75 in (Tabel 5.7 Brownell & Young)

untuk mengetahui apakah tebal shell yang dirancang dapat dipakai atau

tidak, maka Pmax> Pperancangan

Pmax=SE ts

R+0,6 t s

Pmax=12650 Psi x 0,8 x 0,75∈ ¿115,5512∈+0,6 x0,75∈¿=65,43 Psi ¿

¿

Pmax> 41,011 Psi, maka desain dapat digunakan.

F. Perhitungan Tebal Head, th

Jenis tutup yang dipilih : Torispherical

t h=0,885 PRSE−0,1 P

+C A(Tabel 18.3 , Wallas)


Jari-jari Shell, R = 115,5512 in

Tegangan yang diizinkan, S = 12650 Psi (untuk SA 283 Grade C) (Tabel 13.1

Brownell)



t h=0,885 x 41,011 Psi x115,5512∈ ¿12650 Psi x 0,80−0,1 x 41,011 Psi

+0,125∈¿0,539∈¿¿

dipilih tebal head, th = 0,75 in (Tabel 5.6 Brownell & Young)

G. Perhitungan Tebal Tutup, OA

Outside diameter, OD = ID + 2ts

OD = 231,1024in + 2 x 0,75 in = 232,6024 in

dipilih OD = 240 in (Tabel 5.7 Brownell & Young)

r = 180 (Tabel 5.7 Brownell & Young)

icr = 14,4375 (Tabel 5.7 Brownell & Young)

AB = r – icr = 115,5512 in – 14,438 in = 101,1137 in

BC = r – icr = 180 in – 14,4375 in = 165,5625 in

AC=√BC2 - AB2=√165,56252 -101,11372= 131,099 in

b = r – AC = 180 in – 131,099 in = 48,901 in

th = 0,75 in

sf = 1,5 in (Tabel 5.6 Brownell & Young)

OA = th + b + sf

OA = 0,75 in + 48,901 in + 1,5 in = 51,151 in

H. Tebal Flat Bottom

Tebal flat bottom, th flat disamakan dengan tebal shell, ts yaitu = 0,75 in

I. Tinggi Total Tangki

T = H + th flat + OA

T = 693,307 in + 0,75 in + 51,151 in

= 745,208 in = 18,9283 m = 62,1007ft

Tangki Terbuka

Rancanglah suatu bejana untuk menampung air pada pabrik plastisizer selama 1

hari. Laju alir massa air adalah 3345,358 kg/jam. Direncanakan bejana ini

beroperasi pada suhu 30 oC dan tekanan 1 atm.

Penyelesaian :

A. Dasar pemilihan tangki

1) Fungsi : penyimpanan bahan baku

Pilihan bejana :


(datar)

Tangki silinder horizontal atau tegak dengan tutup pada kedua

ujungnya

Tangki silinder tegak terbuka dengan tutup bawah datar

2) Sifat fluida : cair

Pilihan bejana :


(datar)

Tangki silinder terbuka dengan tutup bawah Flat (datar)

Berdasarkan pertimbangan diatas, maka dipilih tangki silinder terbuka dengan

tutup bawah flat (datar). Bahan konstruksi yang cocok adalah SA 283 grade

A.

B. Perhitungan Kapasitas Tangki

VL = Fρ

x t

= 3345,358 kg/ jam

1000 kg /m3.24 jam

= 80,2886 m3

Faktor keamanan 20%

Vt = 1,2 x 80,2886 m3

= 96,3463 m3 = 605,999 bbl

C. Perhitungan Dimensi Tangki

Dari Appendix E item 1

Kapasitas tangki = 670 bbl

Diameter tangki, D = 20 ft = 240 in

Tinggi tangki, H = 12 ft = 144 in

Pdesain = Poperasi + 10% Poperasi

= 14,7 psi + 0,1 . 14,7 Psi

= 16,17 psi

D. Tebal Shell

ts = P r

S E−0,6 P + C

= 16,17 x120

10350 x 0,8−0,6 x16,17+0,125

= 0,3596 in

E. Pmax

Pmax = S E t s

r−0,6 t s

= 10350 x 0,8 x0,3596120−0,6 x0,3596

= 24,857 Psi

Pmax > Pdesign, maka bejana bisa digunakan

F. Tebal Flat Bottom

Tebal flat bottom, th flat disamakan dengan tebal shell ts yaitu 0,3596.

G. Tinggi tangki

Tinggi tangki = tinggi silinder + tebal flat

= 144 +0,3596

= 144,3596 in

Tangki Tertutup Bertekanan

Rancanglah sebuah bejana yang digunakan untuk menyimpan propylene selama 1

hari, pada suhu 30 oC dan tekanan operasi 15 bar. Laju alir massa adalah 604,2919

Kg/jam.

A. Data Perhitungan:

Temperatur penyimpanan, T : 30oC = 298,15 K

T > temperature penyimpanan, maka Propylene berada dalam fasa

cair, jadi tekanan operasi yang dipilih 15 bar.

Tekanan, P : 15 bar = 217,557 psi

Waktu penyimpanan, t : 1 hari = 24 jam

Densitas, ρ : 764,151 Kg/m3 = 47,704 lb/ft3

Laju aliran massa, F : 604,2919 Kg/jam

Jumlah tangki : 1 buah

B. Pertimbangan Pemilihan Jenis Tangki dan Tutup Tangki

1) Fungsi : penyimpanan produk

Pilihan bejana :

Tangki silinder dengan tutup atas Torispherical dan tutup

bawah Flat (datar)

2) Sifat fluida : cair dan mudah menguap

3) Temperatur ruang dan tekanan tinggi

4) Propylene adalah produk petrokimia, bahan konstruksi yang cocok

adalah SA 283 Grade C dan SA 283 Grade D, berdasarkan nilai f pada

tabel 3.1 (Brownell & Young), maka dipilih SA 283 Grade C karena

harganya yang lebih murah.

C. Perhitungan Kapasitas Tangki

Volume liquid= Fρ

x t

Volume liquid= 604,2919 Kg / jam

764,151 Kg /m3x 24 jam = 18,97924 m3 = 670,214 ft3

Faktor keamanan 20%, maka kapasitas tangki :

VL =1,2 x 18,97924 m3 = 22,77509 m3 = 804,2567 ft3 = 143,251 bbl

Dari APP E1, maka didapat : D = 10 ft = 120 in

r = 60 in

H = 12 ft = 144 in

D. Perhitungan Dimensi Tangki

Volume Silinder, Vs

H=4V

D2 π(Persamaan 3.1 Brownell∧Young)

Maka V,

V s =HD2 π

4

V s =12 ft x ( 10 ft)2 x 3,14

4

V s = 942 ft3

Volume Head, Vh

Vh=0,000049 D3

Vh=0,000049¿

Vh=0,049 ft3

Volume Tangki , Vt

Volume Tangki , Vt = Volume Silinder, Vs + Volume Head, Vh

Vt = 942 ft3+0,049 ft3

Vt = 942 ,049 ft3

E. Perhitungan Tebal Shell, ts

Volume liquid dalam tangki, VL = π4

D2HL

Tinggi liquid dalam tangki , HL=4 V L

π D2

Tinggi liquid dalam tangki , HL=4 x 804,2567 ft3

3,14 x102 ft2 =10,24531 ft

Tekanan desain = Tekanan hidrostatik + Tekanan operasi

Tekanan desain, P=ρ( ggc

)H L+217,557 Psi

Tekanan desain,

P=47,704

lbmft3 ( 32,1740 ft /s2

32,1740 lbm . ft / lbf . s2 )10,24531 ft

144+217,557 Psi

¿220,951 Psi

t s=P R,

SE−0,6 P+C A


Jari-jari Shell, R = 60 in





t s=220,951 Psi x 60∈ ¿12650 Psi x 0,80−0,6 x 220,951 Psi

+0,125∈¿1,452∈¿¿

dipilih tebal shell, ts = 1,5 in (Tabel 5.7 Brownell & Young)

untuk mengetahui apakah tebal shell yang dirancang dapat dipakai atau

tidak, maka Pmax > Pperancangan

Pmax=SE ts

R+0,6 ts

Pmax=12650 Psi x 0,8 x 1,452∈ ¿60∈+0,6 x 1,452∈¿=245,836 Psi¿

¿

Pmax > 220,951 Psi, maka desain dapat digunakan.

F. Perhitungan Tebal Head, th

Jenis tutup yang dipilih : Flanged Standart Dished Head

t h=0,885 PRSE−0,1 P

+C A(Tabel 18.3 , Wallas)

Tekanan desain, P = 220,951Psi

Jari-jari Shell, R = 60in





t h=0,885 x220,951 Psi x 60∈ ¿12650 Psi x 0,80−0,1 x 220,951 Psi

+0,125∈¿1,2868∈¿¿

dipilih tebal head, th = 1,375 in (Tabel 5.6 Brownell & Young)

G. Perhitungan Tebal Tutup, OA

Outside diameter, OD = ID + 2ts

OD = 120 in + 2 x 1,452 in = 122,904 in

dipilih OD = 126 in (Tabel 5.7 Brownell & Young)

r = 114 (Tabel 5.7 Brownell & Young)

icr = 7,625 (Tabel 5.7 Brownell & Young)

AB = r – icr = 60 in – 7,625 in = 52,375 in

BC = r – icr = 114 in – 7,625 in = 106,375 in

AC=√BC2 - AB2=√106,3752 -52,3752=92,5878 in

b = r – AC = 114 in – 92,5878 in = 21,4122 in

th = 1,2868 in

sf = 1,5 in (Tabel 5.6 Brownell & Young)

OA = th + b + sf

OA = 1,2868 in + 21,4122 in + 1,5 in = 24,199 in

H. Tebal Flat Bottom

Tebal flat bottom, th flat disamakan dengan tebal shell, ts yaitu = 1,452 in

I. Tinggi Total Tangki

T = H + th flat + OA

T = 144 in + 1,452in + 24,199 in = 169,651 in

Tugas PAP Kelompok FIX 3

Documents

Transcript of Tugas PAP Kelompok FIX 3