Desain Bejana Pendek (Reaktor)

Desain

Desain Bejana

Bejana Tekan

Tekan

Desain

Desain Bejana

Bejana Tekan

Tekan

((Bejana

Bejana Pendek

Pendek dan

dan Tinggi

Tinggi) )

((Bejana

Bejana Pendek

Pendek dan

dan Tinggi

Tinggi) )

CONTENTS

CONTENTS

ƒƒ

Desain

Desain Bejana

Bejana Pendek

Pendek

Reference :

1. Bhattacharyya, B.C., 1976,”Introduction to Chemical Equipment Design. Mechanical

Aspect”, Madras – New Delhi.

2. Brownell, L.E., and Young, E.H., 1959, “Process Equipment Design”, 1st _{ed., Willey Eastern} Limited, New Delhi.

3. Hesse and Rushton., 1945, “Equipemnet Process Design” Princeton, New Jersey.

4. Koolen, K.L.A., 2002, “Design of Simple and Robust Process Plants”, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.

5. Ulrich, G.D., 1984, “A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics”, J h Wil d S N Y k

John Wiley and Sons, New York.

6. Vilbrant, F.C., and Dryden, C.E., 1959, “Chemical Engineering Plant Design”, 4th_{. ed. ,} International Studernt edition, Tokyo.

Support Reference :

Coulson & Richardson, “Chemical Engineering” Vol. 6

Ludwig's “Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants” Fourth Edition Ludwig s, Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants , Fourth Edition

Volume 1, 2 and 3

Stanley M. Wallas, 1990, “Chemical Process Equipment; Selection and Design”, Butterworth-Heinernam

Pendahuluan

Pendahuluan

Pendahuluan

Pendahuluan

ƒƒ

Ada

Ada beberapa

beberapa macam

pp

macam bejana

bejana yang

jj

yang didasarkan

y g

y g

didasarkan pada

pada tekanan

pp

tekanan, ,

,,

tebal

tebal, , peletakan

peletakan dan

dan tinggi

tinggi bejana

bejana..

ƒƒ

Berdasarkan

Berdasarkan tekanannya

Berdasarkan

Berdasarkan tekanannya

tekanannya bejana

tekanannya, , bejana

bejana terdiri

bejana terdiri

terdiri dari

terdiri dari

dari ::

dari ::

a.

a. bejana

bejana bertekanan

bertekanan dalam

dalam (internal pressure)

(internal pressure)

b

b b j

b j

b t k

b t k

ll

( t

( t

l )

l )

b.

b. bejana

bejana bertekanan

bertekanan luar

luar (external pressure)

(external pressure)..

ƒƒ

Berdasarkan

Berdasarkan tebalnya

tebalnya, , bejana

bejana bertekanan

bertekanan terdiri

terdiri dari

dari ::

a.

a. bejana

bejana berdinding

berdinding tipis

tipis

b

b bejana

bejana berdinding

berdinding tebal

tebal atau

atau mono block

mono block

b.

ƒƒ

Berdasarkan

Berdasarkan peletakannya

peletakannya, , bejana

bejana terdiri

terdiri dari

dari ::

a.

a. bejana

bejana horizontal

horizontal

b.

b. bejana

bejana vertical

jj

vertical

ƒƒ

Berdasarkan

Berdasarkan tingginya

tingginya bejana

bejana, , dibagi

dibagi menjadi

menjadi ::

a

a bejana

bejana pendek

pendek

a.

a. bejana

bejana pendek

pendek

b.

B j

B j

b t k

b t k

bi

bi

dib t

dib t d i

d i b j

b j

hi

hi

t k

t k

ƒƒ

Bejana

Bejana bertekanan

bertekanan biasanya

biasanya dibuat

dibuat dari

dari baja

baja sehingga

sehingga untuk

untuk

mendesainnya

mendesainnya perlu

perlu dipahami

dipahami mengenai

mengenai stress

stress yang

yang timbul

timbul

kib t

kib t t k

t k

akibat

akibat tekanan

tekanan..

a.

a. axial stress

axial stress ; ; searah

searah dengan

dengan sumbu

sumbu vertikal

vertikal bejana

bejana

dimana

dimana stress

stress ini

ini ditimbulkan

ditimbulkan oleh

oleh tekanan

tekanan operasi

operasi dan

dan

berat

berat bejana

bejana beserta

beserta isinya

isinya..

2

4

p d

P

=

π

P = force tending to repture vessel longitudinally

a = area of metal resisting longitudinal repture

4

a area of metal resisting longitudinal repture a = tπd a tπd Sehingga,gg , 2

/ 4

P

p d

π

/ 4

pd

,

4

P

p d

pd

f

stress

induced stress psi

a

t d

t

π

π

=

=

=

=

=

4

pd

t

f

=

f

b

b circumferential stress

circumferential stress : stress

: stress yang

yang mengarah

mengarah dinding

dinding

b.

b. circumferential stress

circumferential stress : stress

: stress yang

yang mengarah

mengarah dinding

dinding

atau

atau keliling

keliling bejana

bejana, , dimana

dimana stress

stress ini

ini ditimbulkan

ditimbulkan oleh

oleh

tekanan

tekanan operasi

operasi dan

dan beban

beban lainnya

lainnya

tekanan

tekanan operasi

operasi dan

dan beban

beban lainnya

lainnya....

f

P

A

=

f

A

Fig. Circumferential forces acting on thin cylinder under internal y pressure

P

=

pdl

P = force tending to repture vessel circumferentially

a = area of metal resisting force a area of metal resisting force

a = 2lt a 2lt

P

l

d

,

2

2

P

p l

pd

f

stress

psi

a

tl

t

π

=

=

=

=

pd

t

=

2

t

f

=

E

l 1

E

l 1 A ¾

A ¾ i 20 BWG

i 20 BWG t d

t d

d

d

t b i

t b i

Example 1

Example 1. A ¾

. A ¾--in, 20 BWG

in, 20 BWG standar

standar condenser tube is

condenser tube is

subjected to an axial

subjected to an axial load of 500 lbs. in tension, due to

load of 500 lbs. in tension, due to

diff

i

ffi i t f

i b t

h ll d

diff

i

ffi i t f

i b t

h ll d

difference in coefficient of expansion between shell and

difference in coefficient of expansion between shell and

tubes. Calculate the unit stress in the tube.

Bejana

Beberapa

Beberapa kode

kode yang

yang biasa

biasa digunakan

digunakan dalam

dalam desain

desain bejana

bejana,,

antara

antara lain

lain ::

antara

antara lain

lain ::

a.

a.

BS

BS 1500

1500 and

and 515

515

:: dikeluarkan

dikeluarkan oleh

oleh Inggris

Inggris

b.

b.

IS

IS 2825

2825 –– 1969

1969

:: dikeluarkan

dikeluarkan oleh

oleh India

India

c.

c.

ASME

ASME section

section VIII

VIII

:: dikeluarkan

dikeluarkan oleh

oleh Amerika

Amerika

d.

Pemakaian

Pemakaian kode

kode juga

juga beragam

beragam,, antara

antara lain

lain ::

a.

a.

ASME

ASME Code

Code Welding

Welding Qualification

gg

Qualification untuk

untuk Boiler

Boiler

b.

b.

ASA

ASA Code,

Code, untuk

untuk pipa

pipa bertekanan

bertekanan

cc

API

API Code

Code untuk

untuk pengelasan

pengelasan oil

oil storage

storage

c.

c.

API

API Code,

Code, untuk

untuk pengelasan

pengelasan oil

oil storage

storage

Pemakaian

Pemakaian kode

kode dapat

dapat dilihat

dilihat pada

pada ::

a.

a.

Dimensi

Dimensi Flange

Flange and

gg

and Dishead

Dishead head

head –– ASME

ASME Code

Code

Starndar

Starndar Straight

Straight Flange

Flange –– ASME

ASME Code

Code

b.

b.

Properties

Properties dari

dari Carbon

Carbon steel

steel –– API

API Standard

Standard

b.

b.

Properties

Properties dari

dari Carbon

Carbon steel

steel API

API Standard

Standard

Spesifikasi

Spesifikasi Low

Low Alloy

Alloy Steel

Steel –– API

API Standar

Standar

Di

i

Di

i t

t

ki

ki API

API St d

St d

Dimensi

Reactor Design

Reactor Design

Reactor Design

Reactor Design

FIXED

FIXED BED REACTOR

BED REACTOR

ƒƒ Bagian Bagian solidssolids dalam reaksi dalam reaksi ÆÆ unsteady stateunsteady state atau atau semisemi--batch modebatch mode

ƒƒ Diatas beberapa waktu, Diatas beberapa waktu, solidspp ,, solids manapun digantikan atau diperbaharuimanapun digantikan atau diperbaharuipp gg pp

C_A,out Regeneration Breakthrough 1 2 curve /C A,in C A,out / C_A,in tt

Isothermal

Isothermal Reaction : Plug Flow Reactor

Reaction : Plug Flow Reactor

ƒƒ

Fluida

Fluida plug flow

plug flow –– tidak

tidak ada

ada radial gradients

radial gradients, , dan

dan tidak

tidak

ada

ada axial dispersion

axial dispersion

ƒƒ

Densitas

Densitas konstan

konstan dengan

dengan posisinya

posisinya

ƒƒ

Superficial velocity remains

Superficial velocity remains tetap

Superficial velocity remains

Superficial velocity remains tetap

tetap

tetap

Plug Flow Model

z + dz C_A,f+ dC_A,f

Plug Flow Model

, , z C_A,f U₀ (m/s) superficial velocity

(

)

( )

2 2 0 m A s / m V U xs gas & =

Mass Balance

Input – Output – Reaksi = Akumulasi

(

)

[

]

[

(

)

]

(

C z

)

t dz r dC C U C U _{A,f A,f A,f Av} ⋅∂ _A,f ⋅∂ ∂ ∂ = ⋅ − − + − ₀ ε 0 t ∂

Bagi dengan ∂z dan mengambil batas sebagai ∂z Æ 0g g g g

Untuk hanya orde reaksi satu, hanya fluida :

dN

l

⎤

⎡

1

Void fraction

(

)

_A,f '' v A r Av

k

C

dt

dN

V

s

reactor

m

mol

r

=

=

−

ε

⎥⎦

⎤

⎢⎣

⎡

⋅

1

1

3 Volume reactor

Untuk steady state:

∂C_{A f} 0 → ∂ ∂ t C_A,f

Oleh karena itu, ,

(

1

)

0

0

+

−

A,f

=

' ' v f , A

C

k

dz

dC

U

ε

dz

Konversi

Konversi sebagai

sebagai suatu

suatu Fungsi

Fungsi Tingginya

Tingginya

Konversi

Konversi sebagai

sebagai suatu

suatu Fungsi

Fungsi Tingginya

Tingginya

Integrasi dengan C_A,f= C_A,f,in at z = 0

Catatan 1: Persamaan sama perihal catalytic reactor dengan reaksi orde 1 2: Dapat digunakan dalam pseudo-homogeneous reaction

Keseimbangan

Keseimbangan pada

pada Solid

Solid

Keseimbangan

Keseimbangan pada

pada Solid

Solid

ƒƒ A (fluida) + S (solid) A (fluida) + S (solid) ÆÆ ProdukProduk

ƒƒ A (fluida) + S (solid) A (fluida) + S (solid) ÆÆ ProdukProduk

ƒƒ Input Input –– Output Output –– Reaksi = AkumulasiReaksi = Akumulasi Di t k ik

Di t k ik dd ii t 0 t 0 t t 0t t 0

ƒƒ Diatas kenaikan Diatas kenaikan dzdz: input = 0, output =0: input = 0, output =0

C

∂

(

)

(

)

z

t

C

z

r

_sv

Δ

ε

s

⋅

Δ

∂

∂

−

=

⋅

−

1

t

∂

Fraksi volume solid = m3 _{of solid}

m3 _{volume reaktor}

mol

m3 _{of solid · s}

(

1

−

ε

)

∂

C

s

+

r

=

0

(

1

)

+

=

0

∂

ε

r

t

sv

(

−

r

_av

)

=

a

⋅

(

−

r

_sv

)

Θ

(

1

−

)

=

0

+

∂

∂

ε

a

r

t

C

_{s Av}

(

)

M

hk

M

hk

PP

i i

i i

Memecahkan

Memecahkan Persamaan

Persamaan ini

ini

Non

Non--Isothermal Packed Bed Reactor

Isothermal Packed Bed Reactor

ƒƒ UntukUntuk massmass continuitycontinuity ÆÆ menyeimbangkanmenyeimbangkan padapada fluidafluida dandan solidsolid

Non

Non Isothermal Packed Bed Reactor

Isothermal Packed Bed Reactor

ƒƒ UntukUntuk energyenergy balancebalance,, kitakita bertindakbertindak dengandengan menyeimbangkanmenyeimbangkan padapada setiap

setiap phasephase

ƒƒ AsumsiAsumsi:: 1)

1) ReaksiReaksi adiabatikadiabatik –– tidaktidak adaada panaspanas hilanghilang melaluimelalui shell shell keke lingkunganlingkungan 1)

1) ReaksiReaksi adiabatikadiabatik –– tidaktidak adaada panaspanas hilanghilang melaluimelalui shell shell keke lingkunganlingkungan ((no radial temperature gradients)no radial temperature gradients) q = 0q = 0

2)

2) Bi)) Bi_λλλλ adalahadalah kecilkecil –– T T seragamseragam digg di dalamdalam partikelpartikel ((suatupp ((suatu reaksireaksi exothermic

exothermic TT_pp > > TT_gg)) 3)

3) Plug flow of gas Plug flow of gas dandan digunakandigunakan TT_refref = 0 = 0 untukuntuk menghitungmenghitung enthalpyenthalpy 4)

Modeling

Modelinggg

q =0 T_f + dT_f T_f z + dz z f T_f,0 U₀ U kg G_⎢⎡ _⎥⎤ = U ρ_g s m G ₂ = ₀ρ ⎥⎦ ⎢⎣

Pengaturan

Pengaturan Persamaan

gg

Persamaan

Pecahkan semua persamaan ini bersama-sama.

(

T T

)

hA T C U T C ∂ f ∂ f 0 ƒƒ FluidaFluida

(

T T

)

hA z C U t C_p f _{f p} f _{s s f} f _f ∂ + ρ _f ∂ − − = ερ _{, 0 ,} 0 ƒƒ SolidSolid

( )

(

)

(

)

(

)

∂T ƒƒ SolidSolid

( )

(

)

(

)

(

)

t T C T T hA H r_{A r s s f s p} s s v ∂ ∂ − = − − Δ − ρ _, 1 ε 0 , + = ∂ _{A f} r C

(

1

)

= 0 + ∂ ∂C_s r_Av

Quasi Steady State

0 = + ∂ rAv z

(

1−

)

∂t a

ε

D l

D l dd ii didi t t dd titi ii b ib i ili dili d diddid kk

DESAIN DIAMETER VESSEL

DESAIN DIAMETER VESSEL

ƒƒ DalamDalam desaindesain diameter diameter dandan tinggitinggi bagianbagian silindersilinder didasarkandidasarkan pada

pada jumlahjumlah volume liquid : volume liquid :

V Q

V Q θθ (1)(1)

V = Q .

V = Q . θθ (1)(1)

ƒƒ Volume total Volume total bejanabejana dapatdapat dihitungdihitung disesuaikandisesuaikan dengandengan prosesproses tt ff ii b jb j k hk h bb ii d kd k atau

atau fungsifungsi bejanabejana, , apakahapakah sebagaisebagai : : penampungpenampung, , pengadukpengaduk, , pengaduk

pengaduk dandan pemanaspemanas atauatau sebagaisebagai kontaktorkontaktor gas gas dandan liquid.liquid.

VV_TT = V= V_{s s} + + VV_rkrk (2)(2)

Gambar

V l t t l

V l t t l b jb j dd tt jj dihitdihit d id i j l hj l h ll

ƒƒ Volume total Volume total bejanabejana dapatdapat jugajuga dihitungdihitung daridari jumlahjumlah volume volume bagian

bagian tutuptutup bawahbawah, volume , volume silindersilinder dandan volume volume tutuptutup atasatas : :

VV V V VV VV (3)(3)

VV_TT = V= V_{s s} + + VV_dd ++VV_kk (3)(3)

Gambar

V l

V l t tt t bb hh dihitdihit bb ii ll l k li l k li titi ii ƒƒ Volume Volume tutuptutup bawahbawah dihitungdihitung sebagaisebagai luasluas alas kali alas kali tinggitinggi, ,

diaman

diaman : : luasluas alas =alas = ππ/4 d/4 d22_{, , sehinggasehingga ::}

2

1

4

3 2 0, 5

k

d

V

d

x

tg

π

α

⎛

⎞

⎛

⎞

=

_⎜

_⎟

_⎜

_⎟

⎝

⎠

_⎝

_⎠

(4) (4) 3

4

3 2 0, 5

24 0 5

k

tg

d

V

α

π

⎝

⎠

_⎝

_⎠

=

24 0, 5

k

tg

α

volume

volume silindersilinder, , 2 (5)(5)

4

s s

V

=

π

d L

dimana

dimana RasioRasio D/Ls D/Ls → → LihatLihat didi tabeltabel 4 4 –– 25; 4 25; 4 –– 27 Ulrich 27 Ulrich ((tergantungtergantung daridari jenisjenis bejanabejana))

ƒƒ Volume Volume tutuptutup ataspp atas berbentukberbentuk standard dished headstandard dished head , , dapat,, ppdapat dihitung

dihitung sebagaisebagai volume volume temberengtembereng bola :bola :

(

)

2

h

h

π

⎛

⎞

(6) (6) apabila

apabila padapada jenisjenis tutuptutup tersebuttersebut d = rd = r dimanadimana rr adalahadalah crown crown

(

)

2

3

4

d

V

=

⎛

_⎜

π

h

⎞

_⎟

r

−

h

⎝

⎠

apabila

apabila padapada jenisjenis tutuptutup tersebuttersebut d = rd = r, , dimanadimana rr adalahadalah crown crown radius

radius dandan hargaharga h = 0,169dh = 0,169d, , makamaka ::

π

⎛

⎞

(7) (7)

(

)

2

(

(

)

)

0,169

3

0,169

4

d

V

=

⎛

_⎜

π

⎞

_⎟

d

−

d

⎝

⎠

(7) (7) 3

0, 0847

d

V

=

d

maka maka :: (8) (8) 3 2 3

0, 0847

24 0 5

4

T s

d

V

=

π

+

π

d L

+

d

24 0, 5

4

T s

tg

α

ƒƒ UntukUntuk volume volume tutuptutup berbentukpp berbentuk torisphericaltorispherical dished headpp dished head adalahadalah ::

V = 0,000049di

V = 0,000049di33

dimana

dimana :: dd_ii = diameter = diameter dalamdalam vessel invessel in dimana

dimana :: dd_ii diameter diameter dalamdalam vessel, invessel, in V =

V = volume volume torisphericaltorispherical dished head to straight dished head to straight flange

flange cuftcuft

flange

flange, , cuftcuft

head

head jenisjenis iniini digunakandigunakan untukuntuk tekanantekanan bejanabejana : 15 : 15 –– 200 Psig200 Psig Untuk

Untuk volume volume tutuptutup berbentukberbentuk elliptical dished headelliptical dished head adalahadalah ::

ƒƒ UntukUntuk volume volume tutuptutup berbentukberbentuk elliptical dished headelliptical dished head adalahadalah ::

V = 0,000076di

V = 0,000076di33

dimana

dimana :: dd_ii = diameter = diameter dalamdalam vessel, invessel, in V = volume

V = volume elliptical dished head to straight flangeelliptical dished head to straight flange, ,

cuft cuft

ƒƒ TinggiTinggi bagianbagian silindersilinder padapada keadaankeadaan optimal optimal dibuatdibuat sebesarsebesar 1,5 kali diameter

Ti i

Ti i t tt t bb hh b b t kb b t k k ik i

DESAIN TINGGI BEJANA

DESAIN TINGGI BEJANA

ƒƒ TinggiTinggi tutuptutup bawahbawah berbentukberbentuk koniskonis

Gambar

Gambar 3. 3. TutupTutup BawahBawah berbentukberbentuk Konis Konis (9) (9)

0, 5

0 5

2 0 5

b

d

d

h

=

=

Konis Konis (9) (9)

ƒƒ UntukUntuk kontaktorkontaktor diameterdiameter bejanabejana dihitungdihitung berdasarkanberdasarkan

0, 5

2 0, 5

b

tg

α

tg

α

ƒƒ UntukUntuk kontaktorkontaktor diameterdiameter bejanabejana dihitungdihitung berdasarkanberdasarkan

supervisial

supervisial velocity,velocity, sedangkansedangkan tingginyatingginya disesuaikandisesuaikan dengandengan tinggi

tinggi liquidliquid dandan ruangruang kosongkosong didi dalamdalam bejanabejana.. tinggi

ƒƒ Tinggi tutupTinggigggg tutup bagianpp ggbagian atasatas berbetukberbetuk dish (dish (lihat((lihat gambargggambar) ) dihitung)) dihitunggg dengan

dengan persamaanpersamaan ::

ha = r

ha = r –– BD BD (10)(10)( )( ) dari

dari ΔΔ ABD, ABD, didapatdidapat :: BD

BD22 _{= AD= AD}22 _{–– ABAB}22

BD

BD = AD= AD –– ABAB = (r

= (r –– icricr))22 _{–– (0,5d (0,5d –– icricr))}22

r r22 _{2icr + icr2icr + icr}22 _{0 25d0 25d}22 _{+ d icr + d icr icricr}22

= r

= r22 _{–– 2icr + icr2icr + icr}22 _{–– 0,25d0,25d}22 _{+ d.icr + d.icr –– icricr}22

jika

jika dianggapdianggap : r = d : r = d dandan icricr = 0,06d (= 0,06d (tutuptutup dianggapdianggap berbentukberbentuk

t d

t d d d dih ddih d h dh d) ) kk

Gambar

Gambar 3. 3. TutupTutup BawahBawah berbentukberbentuk DishDish

standar

standard d diheddihed headhead), ), makamaka :: BD

BD22 _{= d= d}22 _{–– 2 x 0,06d + (0,06d)2 x 0,06d + (0,06d)}22 _{+ d x 0,06d + d x 0,06d –– (0,05d)(0,05d)}22

= 0,69d

= 0,69d22 _{BD = 0,831 dBD = 0,831 d}

dengan

dengan menggunakanmenggunakan pers. (10)pers. (10) ha = d

C t h

C t h ll 1 1 Contoh

Contoh soalsoal 1 :1 : Sebuah

Sebuah bejanabejana digunakandigunakan untukuntuk menampungmenampung liquid liquid dengandengan lajulaju lili bb 125 125 ftft/h /h dd ktkt titi ll tt t li id 1 t li id 1 alir

alir sebesarsebesar 125 125 cuftcuft/h /h dengandengan waktuwaktu tinggaltinggal ratarata--rata liquid 1 rata liquid 1 jam.

jam. TutupTutup atasatas berbentuberbentu standard dished head standard dished head dandan tutuptutup bawahbawah berbentuk

berbentuk conical conical dengandengan sudutsudut puncakpuncak 120120oo _{ApabilaApabila tinggitinggi}

berbentuk

berbentuk conical conical dengandengan sudutsudut puncakpuncak 120120oo_{. . ApabilaApabila tinggitinggi}

bagian

bagian silindersilinder sebesarsebesar 1,5 kali diameter 1,5 kali diameter bejanabejana dandan volume volume ruang

ruang kosongkosong 20% 20% desainlahdesainlah dimensidimensi bejanabejana tersebuttersebut!! !! ruang

G

G ti b lti b l d ld l b jb j kib tkib t dd t kt k dd tt

DESAIN

DESAIN INTERNAL PRESSURE VESSEL

INTERNAL PRESSURE VESSEL

ƒƒ GayaGaya yang yang timbultimbul dalamdalam bejanabejana akibatakibat adanyaadanya tekanantekanan dapatdapat dihitung

dihitung menggunakanmenggunakan persamaanpersamaan :: P i A

P i A (12)(12)

P = pi x A

P = pi x A (12)(12)

Gambar

Gambar 5. 5. gayagaya axial axial dandan Gambar

Gambar 5. 5. gayagaya axial axial dandan circumferential

circumferential padapada bejanabejana

ƒƒ UntukUntuk gayagaya axial :, axial :, P = pi x P = pi x ππ/4 x d/4 x d_ii22 _(13)(13)

U t k

U t k ii ff ti l P ti l P i L i L dd (14)(14)

ƒƒ Untuk menghitungUntukUntukUntuk menghitungmenghitung besarmenghitung besarbesar stress yang besar stress yang stress yang terjadistress yang terjaditerjadi denganterjadi dengandengan adanyadengan adanyaadanya gayaadanya gayagayagaya tersebut

tersebut, , makamaka ::

f = P / A

f = P / A (15)(15)

f P / A

f P / A (15)(15)

pada

pada gayagaya axial axial luasanluasan yang yang akanakan menahanmenahan stress stress adalahadalah ππdtdt_ss ::

f =

f = PP / / ππdtdt (16)(16)

f =

f = PP_axialaxial / / ππdtdt_ss (16)(16)

apabila

apabila hargaharga gayagaya axial axial sepertiseperti yang yang terlihatterlihat padapada gambargambar 6, 6, besarnya

besarnya dinyatakandinyatakan dengandengan pers (13) pers (13) makamaka pers (16) pers (16) menjadimenjadi :: besarnya

besarnya dinyatakandinyatakan dengandengan pers. (13), pers. (13), makamaka pers.(16) pers.(16) menjadimenjadi ::

(

)

2

/ 4

_i

_.

_i

pi

d

_{pi d}

f

(

π

)

_(17)(17)

. .

4

i i s s

p

f

d t

t

π

=

=

Gambar

Gambar 6. Stress yang 6. Stress yang didi timbulkan

timbulkan oleholeh gayagaya axial axial timbulkan

timbulkan oleholeh gayagaya axial axial dan

ƒƒ Pada gayaPadaPadaPada gayagaya circumferentialgaya circumferentialcircumferential seperticircumferential sepertiseperti padaseperti padapada gambarpada gambargambar 6 gambar 6, 6, luasan6 luasanluasan yang luasan yang yang yang akan

akan menahanmenahan stressstress adalahadalah 2L2L_ss.t.t_ss, , sehinggasehingga ::

f =

f = PP _{ii ff ti lti l} / 2L/ 2L tt (18)(18)

f

f PP_{circumferentialcircumferential} / 2L/ 2L_ss.t.t_ss (18)(18) maka

maka besarnyabesarnya streesstrees padapada gayagaya circumferentialcircumferential ::

(19) (19)

. .

.

2. .

2

s i i s s s

pi L d

pi d

f

L t

t

=

=

stress circumferential

stress circumferential dalamdalam bejanabejana adalahadalah yang yang terbesarterbesar, , makamaka d i

d i t b lt b l b jb j didi dd kk dd ii ff ti lti l

s s s

desain

desain tebaltebal bejanabejana didi dasarkandasarkan padapada gayagaya circumferentialcircumferential ::

.

_i

pi d

t

_(20)(20)

2

i s

p

t

f

=

Pengelasan Pengelasan Pengelasan Pengelasan

ƒƒ SepertiSeperti telahtelah diketahuidiketahui bejanabejana dibuatdibuat daridari bahanbahan steel plate, steel plate,

sehingga

sehingga untukuntuk membuatnyamembuatnya menjadimenjadi bentukbentuk silindersilinder tutuptutup perluperlu sehingga

sehingga untukuntuk membuatnyamembuatnya menjadimenjadi bentukbentuk silindersilinder, , tutuptutup, , perluperlu disambung

disambung yang yang dinamakandinamakan pengelasanpengelasan. .

ƒƒ AkibatAkibat daridari pengelasanpengelasan dengandengan suhusuhu tinggitinggi akanakan menyebabkanmenyebabkan

ƒƒ AkibatAkibat daridari pengelasanpengelasan dengandengan suhusuhu tinggitinggi akanakan menyebabkanmenyebabkan berubahnya

berubahnya strukturstruktur dandan komposisikomposisi bahanbahan bejanabejana tersebuttersebut..

ƒƒ TebalTebal bahanbahan jugajuga sangatsangat menentukanmenentukan macammacam pengelasanpengelasan

ƒƒ TebalTebal bahanbahan jugajuga sangatsangat menentukanmenentukan macammacam pengelasanpengelasan sekaligus

sekaligus menentukanmenentukan efisiensiefisiensi atauatau faktorfaktor pengelasanpengelasan (E).(E).

Gambar

Penggunaan sambungan pengelasan dapat menyebabkan berkurangnya kekuatan pada daerah disekitar sambungan.

Pengembangan

Pengembangan PersamaanPersamaan DesainDesain TebalTebal SilinderSilinder Pengembangan

Pengembangan PersamaanPersamaan DesainDesain TebalTebal SilinderSilinder

ƒƒ Dari pers.(20) Dari pers.(20) dandan memperhatikanmemperhatikan hargaharga t/t/d < 0,1 d < 0,1 untukuntuk bejanabejana tipis

tipis makamaka menurutmenurut ASME ASME perluperlu ditambahkanditambahkan faktorfaktor 0 6 0 6 kedalamkedalam tipis

tipis, , makamaka menurutmenurut ASME ASME perluperlu ditambahkanditambahkan faktorfaktor 0,6 0,6 kedalamkedalam persamaan

persamaan tersebuttersebut, , dandan dengandengan memperhatikanmemperhatikan jugajuga faktorfaktor pengelasan

pengelasan dandan faktorfaktor korosikorosi, , makamaka pers.(20) pers.(20) menjadimenjadi :: p g p g ,, pp ( )( ) jj (21) (21)

(

i. i

)

s p r t = + C _(21)(21) (22) (22)

(

)

2 0, 6 s i fE − p . i o p d C (22)(22)

(

)

2 0, 4 i o s i p t C fE p = + −

DESAIN TEBAL TUTUP

DESAIN TEBAL TUTUP

DESAIN TEBAL TUTUP

DESAIN TEBAL TUTUP

ƒƒ AdaAda duadua macammacam bentukbentuk tutuptutup :: 1

1 B t kB t k i ii i T i h i lT i h i l St dSt d di h dh ddi h dh d Elli ti l Elli ti l

1.

1. BentukBentuk piringpiring : : TorisphericalTorispherical, , StandarStandar dishedheaddishedhead, Elliptical, , Elliptical, Hemispherical

Hemispherical..

2

2 B t kB t k C i l d C i l d T iT i i li l

2.

Tutup

Tutup BerbentukBerbentuk DishDish Tutup

Tutup BerbentukBerbentuk DishDish

Gambar

Gambar 8. Gaya 8. Gaya dandan stress stress padapada tutuptutup b b k

b b k di hdi h

ƒƒ UntukUntuk mendapatkanmendapatkan dasardasar persamaanpersamaan mencarimencari tebaltebal tutuptutup, , makamaka

berbetuk berbetuk dishdish

Untuk

Untuk mendapatkanmendapatkan dasardasar persamaanpersamaan mencarimencari tebaltebal tutuptutup, , makamaka

stress longitudinal (f

stress longitudinal (f_mm)),, perluperlu dikonversikandikonversikan keke araharah horisontalhorisontal maupun

maupun vertikalpp vertikal, , karena,, karena gayagaya padag yg y pppada tutuptutup membentukpp membentuk sudutsudut sebesar

sebesar αα terhadapterhadap sumbusumbu bejanabejana ((lihatlihat gambargambar 9). 9). stress

stress searahsearah sumbusumbu horosontalhorosontal = f= f_mm coscos (90(90oo _{–– αα)) (23)(23)} m

m (( )) ( )( )

stress

ƒƒ BesarBesar stress stress yanyan terjaditerjadi dengandengan memperhatikanmemperhatikan : : gayagaya P, P, luasluas

Gambar

Gambar 9. Stress yang 9. Stress yang terjaditerjadi padapada tutuptutup berbetukberbetuk dishdish

aliran

aliran (A(A₁₁) ) dandan luasluas penampangpenampang tebaltebal bejanabejana (A(A₂₂) ) dengandengan dimensi

dimensi jarijari--jarijari luarluar bagianbagian silindersilinder ((rr_oo), ), makamaka ::

ff_mm.sin .sin αα = P / A= P / A₂₂ (25)(25)

apabila

apabila hargapp harga AAgg ₂₂₂₂ dimasukandimasukan padapada pers.(25), pp pers.(25), makapp ( )( ) maka ::

(26) (26) 2

. .

.

i o m

p

r

f sin

α

=

π

_(26)(26)

. .

m o h

f

r t

π

Sehingga

Sehingga dasardasar untukuntuk menghitungmenghitung tebaltebal tutuptutup adalahadalah :: Sehingga

Sehingga dasardasar untukuntuk menghitungmenghitung tebaltebal tutuptutup adalahadalah ::

(27) (27)

.

i o h

p r

t

=

(27) (27)

2

h m

t

f sin

α

Jika

Jika, , sin sin αα = = rr_oo/r/r, , makamaka : :

(28) (28)

.

.

2

/

2

i o i h m o m

p r

p r

t

f r

r

f

=

=

Dari

Dari persamaanpersamaan dasardasar (28) (28) dengandengan memperhatikanmemperhatikan ASME Code ASME Code

Dari

Dari persamaanpersamaan dasardasar (28), (28), dengandengan memperhatikanmemperhatikan ASME Code, ASME Code,

maka

Torispherical

Torispherical Dished HeadDished Head

Torispherical

Torispherical Dished HeadDished Head

(29) (29)

. .

i i

p r W

t

=

+

C

_(29)(29)

(

)

2

0,1

h i

t

C

fE

p

=

+

−

⎛

⎞

1

3

4

r

W

icr

⎛

⎞

=

_⎜

_⎜

+

_⎟

_⎟

⎝

⎠

Bentuk

Bentuk StandarStandar DishedheadDishedhead

⎝

⎠

Bentuk

Bentuk StandarStandar DishedheadDishedhead

((atauatau, , untukuntuk knuckle radius knuckle radius lebihlebih besarbesar daridari 6%), 6%), makamaka ::

0 885

(29a) (29a)

(

0,885 .

0,1

)

c h

p r

t

C

fE

p

=

+

−

Elliptical Dished Head Elliptical Dished Head Elliptical Dished Head Elliptical Dished Head

(30) (30)

. .

i i

p d V

t

=

+

C

_(30)(30)

(

)

2

0,1

h i

t

C

fE

p

=

+

−

dimana

dimana : : V = 1/6 (2 + kV = 1/6 (2 + k22_{) ) dandan k = a/bk = a/b (see to table 8.1 B & Y)(see to table 8.1 B & Y)}

atau atau :: (31) (31)

(

.

)

h

p d

t

=

+

C

(31)(31)

(

)

2

0, 2

h

fE

−

p

Hemispherical Dished Head Hemispherical Dished Head Hemispherical Dished Head Hemispherical Dished Head

(32) (32)

.

i i

p d

t

=

+

C

_(32)(32)

(

)

4

0,1

h

t

C

fE

p

=

+

−

9

9 BagianBagian tutuptutup, , yaituyaitu crown radius (r), knuckle radiuscrown radius (r), knuckle radius atauatau torus torus (inside corner radius,

(inside corner radius, icricr)) dandan straight flange (straight flange (SS_ff)), , menurutmenurut

ASME Code

ASME Code, , dapatdapat didi tetapkantetapkan berdasarkanberdasarkan tabeltabel 5.7 5.7 B & Y. B & Y.

9

9 Straight flange Straight flange berbentukberbentuk elliptical (elliptical (tabeltabel 5.11 B & Y)5.11 B & Y)

9

C i l C i l Conical Conical

Gambar

Gambar 10. 10. TutupTutup berbetukberbetuk conicalconical

ƒƒ ConicalConical adalahadalah suatusuatu bentukbentuk tutuptutup yang yang hampirhampir samasama dengandengan bentuk

bentuk silindersilinder, , dimanadimana jarijari--jarijari silindersilinder berubahberubah secarasecara teraturteratur ((lihatlihat gambargambar 10)10)

ƒƒ PadaPada titiktitik A A dimanadimana tekanantekanan (p) (p) mengenaimengenai dindingdinding secarasecara tegaktegak

ƒƒ PadaPada titiktitik A A dimanadimana tekanantekanan (p) (p) mengenaimengenai dindingdinding secarasecara tegaktegak lurus

lurus merupakanmerupakan titiktitik yang yang ditinjauditinjau. . PadaPada tinjauantinjauan tersebuttersebut stress stress

yang

yang terjaditerjadi merupakanmerupakan circumferential stresscircumferential stress

yang

yang terjaditerjadi merupakanmerupakan circumferential stress.circumferential stress.

ƒƒ ApabilaApabila daridari titiktitik A A tersebuttersebut ditarikditarik garisgaris tegaktegak luruslurus padapada sumbusumbu vertikal

vertikal makamaka panjangpanjang L L dapatdapat dihitungdihitung dengandengan persamaanpersamaan :: vertikal

vertikal, , makamaka panjangpanjang L L dapatdapat dihitungdihitung dengandengan persamaanpersamaan ::

r = L

r = L coscos αα atauatau L = r / L = r / coscos αα (33)(33)

ƒƒ PadaPada keadaankeadaan αα = 0= 0oo _{makamaka L = rL = r dengandengan demikiandemikian bentukbentuk koniskonis}

ƒƒ PadaPada keadaankeadaan αα = 0= 0oo _{makamaka L = rL = r, , dengandengan demikiandemikian bentukbentuk koniskonis}

hampir

hampir samasama dengandengan silindersilinder, , sehinggasehingga perhitunganperhitungan tebaltebal tutuptutup bentuk

bentuk koniskonis samasama dengandengan silindersilinder CumaCuma dipengaruhidipengaruhi oleholeh coscos

bentuk

bentuk koniskonis samasama dengandengan silindersilinder, , CumaCuma dipengaruhidipengaruhi oleholeh coscos αα, , yaituyaitu ::

pd

(34) (34)

(

)

2

0, 6

c

pd

t

C

cos

α

fE

p

=

+

−

ƒƒ UntukUntuk memperkuatmemperkuat sambungansambungan antaraantara tutuptutup dandan bagianbagian silindersilinder

ƒƒ UntukUntuk memperkuatmemperkuat sambungansambungan antaraantara tutuptutup dandan bagianbagian silindersilinder, , perlu

perlu dipasangdipasang cincincincin penguatpenguat dengandengan luasluas, ,

(35) (35) 2

1

8

i

p

d tg

A

fE

α

α

⎛

⎞

_⎛

Δ

_⎞

=

_⎜

_⎟⎜

−

_⎟

⎝

⎠

⎝

8

⎠

fE

⎝

⎠

⎝

α

⎠

Tori

Tori--Conical Conical

ƒƒ DesainDesain tebaltebal pad pad tutuptutup berbentukberbentuk toritori--conicalconical sepertiseperti padapada gambar

gambar, , adaada duadua tebaltebal, , yaituyaitu thth--11 padapada bagianbagian toritori--sphericalspherical

gg ,, ,, yy pp gg pp

dan

dan thth--22 padapada bagianbagian tutuptutup berbentukberbentuk conicalconical..

Gambar

Gambar 11. 11. TutupTutup berbetukberbetuk toritori--conicalconical

Diameter knuckle

Diameter knuckle ekivalenekivalen de de

Diameter knuckle

Diameter knuckle ekivalenekivalen, de, de

de =

de = didi –– 2(2(IcrIcr –– b)b) de =

de = didi –– 2 (2 (IcrIcr –– IcrIcr coscos αα)) de

de didi 2 (2 (IcrIcr IcrIcr coscos αα)) de = 

ƒƒ Harga jariHargagg jjjari--jarijari (L) jj ( )(L) dari( ) dari sumbusumbu silindersilinder sampaisampai padapp pppada bagianbagian torus : gg torus :

L = de / 2

L = de / 2 coscos αα (37)(37)

ƒƒ DenganDengan memperhatikanmemperhatikan ASMEASME--Code, Code, makamaka desaindesain tebaltebal tori tori--conical

conical berdasarkanberdasarkan pers (36) pers (36) dandan (37) (37) adalahadalah ::

conical

conical berdasarkanberdasarkan pers.(36) pers.(36) dandan (37) (37) adalahadalah ::

(38) (38)

(

)

1

.

i h

p L W

t

=

+

C

_(38)(38)

(

)

1

2

0,1

h i

t

C

fE

p

−

+

−

1 ⎛ ⎞ dimana

dimana :: dandan L = de/2 L = de/2 coscos αα de =

de = didi –– 2 2 IcrIcr (1 (1 –– coscos ½ ½ αα))

1 3 4 r W icr ⎛ ⎞ = _⎜⎜ + _⎟⎟ ⎝ ⎠ (39) (39)

(

)

2

2

0 6

i e h

p d

t

C

fE

−2

=

(

)

+

(( ))

2

0, 6

cos

h i

fE

−

p

α

C t h

C t h ll 2 2 Contoh

Contoh soalsoal 2 :2 :

Sebuah

Sebuah bejanabejana berdiameterberdiameter dalamdalam 60 in., 60 in., tutuptutup bawahbawah bejanabejana b b t k

b b t k i l i l dd d td t kk 6060oo _{B hB h b jb j SASA 240 240}

berbentuk

berbentuk conical conical dengandengan sudutsudut puncakpuncak 6060oo_{. . BahanBahan bejanabejana SASA--240 240}

grade O

grade O. . AlatAlat iniini bekerjabekerja padapada 3535oo_{C, 1 atm. C, 1 atm. PengelasanPengelasan berupaberupa}

double welded butt joint

double welded butt joint dengandengan faktorfaktor korosikorosi 1/16 in 1/16 in DesainlahDesainlah

double welded butt joint

double welded butt joint dengandengan faktorfaktor korosikorosi 1/16 in. 1/16 in. DesainlahDesainlah tebal

Contoh Kasus

Persamaan reaksi utama (proses dimerisasi Etilen) :

2 4( ) 2 4( ) 4 8( )

_{g g} katalis _g

Reaksi Utama

C H + C H ⎯⎯⎯→C H

Kecepatan laju reaksi orde 1 terhadap A (Etilen) , maka :

: : . . . AO AO AO AO AO Awal F F Reaksi F X F X F X − − − + 1 a A r kC − = Sisa − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − : F_AO(1− X) F_AO(1− X) F_AO.X . Ao AO F X F X = C_A = C_A0 (1 – X) AO X F_AA = F_AoA0 (1 – X) 3 3 / / Ao Ao o F kmol h kmol C v m h m = = =

Perhitungan volume fase gas (Plug flow) :g g ( g ) : katalis Reaksi C_{2 4( )} C_{2 4( )} C_{4 8( )} : katalis g g g AO AO C H C H C H Awal F F + ⎯⎯⎯→ − : _AO. _AO. _AO. Reaksi −F X − F X + F X − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − Sisa : F_AO(1− X ) F_AO(1− X ) F_AO.X 2 4 2 4 (1 ) (1 ) AO A AO A FC H F X F FC H F X F = − = = − = 4 8 --- AO FC H = F X + A A A F y F Total = E3-7.1 Fogler, 1992:92) (2_AO ) F Total = F − X

(

1

)

₁ F

(

− X

)

_X

(

)

1 ₁ 2 2 AO A AO F X _X y F X X − = = − − AO AO TO C = y C P_o AO AO o P C y RT = E2-3.1 Fogler, 1992:41) 1 . 2 o o A A P X P C y RT X RT − = = − 2 o o RT X RT

Untuk Plug flow digunakan persamaang g p X V dX F =

∫

1 X V dX F =

∫

kC 0 AO A F

∫

−r F_AO

∫

₀ kC1_A X X o RT dX dX =

∫

=

∫

( ) ( ) 0 0 . . 1 / 2 1 2 o o o k P X X P X k X RT = = − − ⎛ ⎞ − ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ ⎜ ₋ ⎟ ⎝ _{⎠⎝ ⎠}

∫

∫

(

)

(

)

(

(

)

)

(

)

0 0 0 2 1 1 . . . 1 1 . 1 . 1 . 1 X X X o o o o o o X X R T R T R T dX dX dX k P X k P X k P X ⎡ _{⎛ ⎞} ⎤ − − + = = = ⎢ ⎜_⎜ + ⎟_⎟ ⎥ − − _{⎢⎣ ⎝} − _{⎠ ⎥⎦}

∫

₍

₎

∫

₍

₎

_⎢

∫

₍

₎

_⎥ ⎝ ⎠ ⎣ ⎦

(

)

. _o X X 1 R T dX dX ⎡ _{⎛ ⎞}⎤ = ⎢

∫

+

∫

⎜_⎜

₍

₎

⎟_⎟⎥ 0 0 . _o d 1 d k P ⎢⎢_⎣

∫

∫

⎜_⎝⎜ − X ⎟⎟_⎠⎥_⎦⎥

(

)

. l 1 o R T V F ⎡X ln 1

(

X

)

⎤ . o AO o V F X X k P ⎡ ⎤ = _⎣ − − _⎦

Sehingga Volume total fluida dalam reaktor gelembung adalah :

Volume total = Volume liquid + volume gas Jika safety factor 20%, maka :

Pemilihan jenis impeller tergantung pada jenis dan sifat fluida :

Propeller µ < (rendah)

Propeller µ < (rendah)

Turbin < µ < (rendah – sedang)

Paddle µ > (tinggi/viskos)

Paddle µ > (tinggi/viskos)

dimensi Impeller :

D /D 1/3 1/5 D_a/D_t = 1/3 – 1/5

Z_i/D_a = 2,7 – 3,9 Z_i = tinggi impeller dari dasar Z /D 0 75 1 31 Z ti i li id d l t ki Z_l/D_a = 0,75 – 1,31 Z_l = tinggi liquid dalam tangki

P/D_a = 0,25 P = panjang blade

L/D 0 20 L l b bl d

L/D_a = 0,20 L = lebar blade

ƒ Kecepatan Impellerp p

(

. _a

)

V N D

π

= liquid. rata rata

t H Sg Jumlah agitator D − =

V = kecepatan linear : u/ turbin : 200 – 250 mpm

(

a

)

t

p p

u/ propeler : 300 – 500 mpm

jarak antara agitator : 1 – 1,5D_a (Joshi, p-389) jarak antara agitator : 1 1,5D_a (Joshi, p 389)

ƒ Konsumsi Power PengadukKonsumsi Power Pengaduk

Power pengaduk yang dibutuhkan tidak dapat diprediksi secara teoritis, tetapi dengan menggunakan korelasi empiris antara, p g gg p turbulensi pengadukan, power number and froude number sehingga diperoleh korelasi :

Untuk unbaffle tank (Ludwig Vol 1 p 301) :

Untuk unbaffle tank (Ludwig Vol.1, p – 301) :

(

)

log 3 3 ₂ . . a Nre b a N D _{N D}

ρ

− Φ

(

_a

)

_{⎡ . ⎤} a N D P g g

ρ

_{⎡ ⎤} = _{⎢ ⎥} ⎣ ⎦ Reynold number 2 . .N D_a Nre

ρ

μ

= ν = viskositas kinematis

μ

2 . _a N D Nre

υ

=

Untuk unbaffle turbin Nre >> 300 Φ = 0 9 Dari Fig 5 13 Ludwig

υ

Untuk unbaffle turbin Nre >> 300, Φ = 0,9. Dari Fig. 5.13 Ludwig vol.1 dengan menggunakan fungsi Nre didapat Φ.

2 b 40

Untuk baffle tank :

(

)

3 5 . . 10.000 P a e c N N D P Nr g ρ = → ≤

(

3 5

)

. . 10.000 c T a e c K N D P Nr g ρ = → ≥ c g

ƒ Rasio kebutuhan daya gas sparged liquid dalam stirred tank, P_G/P.

B d k d i i k i fl t bl d t bi d l b

Berdasarkan data empiris untuk six-flat blade turbine, dengan lebar

blade 1/5 d_a, untuk diameter tangki sampai dengan 0,6 m, namun Persamaan dibawah ini akan berlaku juga untuk tangki yang lebih Persamaan dibawah ini akan berlaku juga untuk tangki yang lebih besar di mana liquid depth-to-diameter ratio biasanya dalam region.

Log (P_G/P) = -192 (d/D)4.38_(d2_N/v)0.115_(dN2_/g)1.96(d/D)_(Q/Nd3₎

ƒ Rasio P_G/P untuk flat-blade turbine impller systems dapat diestimasi

dengan persamaan : dengan persamaan :

P_G/P = 0.10(Q/NV)-1/4_(N2_d4_/gbV2/3₎-1/5

dimana V adalah volume liquid, dan b adalah impeller blade width. dimana V adalah volume liquid, dan b adalah impeller blade width.

Konsumsi Daya untuk Gas-Liquid Mixing

Energy loss melalui sparger ditentukan dari perhitungan

pressude drop untuk orifice,

2

ρ

⎛ ⎞ 2 g _o spiakrkger c d u P g c

ρ

⎛ ⎞ Δ = _{⎜ ⎟} ⎝ ⎠

ket, u_o adalah kecepatan melalui orifice tunggal dan c_d

adalah koefisien, 0,9 untuk downstream ke upstream rasio, , p tekanan 0,4 atau kurang.

P t i l h d Potensial head,

(

1

)

g

g

⎡

⎤

Δ

_p

(

1

)

_{L g L L} c c

g

g

P

Z

Z

g

g

ε ρ

ερ

ρ

⎡

⎤

Δ =

_⎣

−

+

_⎦

≈

ket, Z_L adalah ketinggian liquid tanpa gas.

Power total per unit volume dalam memompa gas (P_g)

(

)

_{( )}

2 2 2 2

/

2

2

g g g o g L L c g g o s _g L d L d

P

Q

u

Q

Z

g g

Q

u

_g

u

V

g c V

A Z

g c V

g

ρ

ρ

ρ

ρ

=

+

=

+

ket, (u_s)_g adalah superficial gas velocity dan Qg adalah laju

li l t ik

2

_{c d c L}

2

_{c d c}

V

g c V

A Z

g c V

g

K i P d l i

Konsumsi Power dalam sparging gas,

( )

0.45 0.45 ₂ 3

⎡

⎤

⎛

⎞

( )

( )

(

)

0.45 ₂ 3 2 3 0.56 0.56 ₃

/

0.08

,

/

a I a _g g

hp

ft

min

P ND

P

Q

_ft

_min

⎡

⎤

⎛

⎞

_⎢

_⎥

=

_⎜

_⎜

_⎟

_⎟

⎢

⎥

⎝

⎠

_⎣

_⎦

ket, (P_a)_g adalah power gas dan Pa adalah power bukan gas.

(

/

)

g

Q

_ft

_min

⎝

⎠

_⎣

_⎦

• Daya Motor

Kebocoran tenaga akibat poros dan bearing (Gland losses)

Gland losses = 10% Power input (Pp ( _ii))

Kebocoran tenaga akibat motor seperti pada belt dan gear Kebocoran tenaga akibat motor seperti pada belt dan gear

(transmision system losses).

Transmision system losses = 20%Power input Transmision system losses = 20%Power input

• Untuk operasi pengadukan moderate (propeller dan turbin)

untuk konsumsi power spesifik 0,2 – 0,5 kW/m3.

Waktu pencampuran untuk suatu Vessel batch, dapat dihitung dengan, 1/ 5 1/ 2 V V

μ

⎛ ⎞ ⎛ ⎞ 3 12.000 1, 0 V V P m

μ

θ

= ⎛_⎜ ⎞_{⎟ ⎜}⎛ ⎞_⎟ ⎝ _{⎠ ⎝} ⎠

Example : Calculate the power requirements, with and without aeration, of a 1 5 m-diameter stirred tank containing water 1 5 m deep equipped of a 1.5 m-diameter stirred tank, containing water 1.5 m deep, equipped with a six-blade Rushton turbine that is 0.5 m in diameter d, with blades 0.25d long and 0.2d wide, operating at a rotational speed of 180 rpm. Air is supplied from the tank bottom at a rate of 0.6 m3 _min-1_{. Operation is at}

room temperature. Values of water viscosity μ = 0.001 kg m-1 _s-1 _and

t d it 1000 k 3 _{h / 10} 6 2 1 _{b d}

Desain Poros Pengaduk

Poros yang terbuat dari commercial cold rolled steel.

Shear stress yang di izinkan f_{y g s} = 550 kg/cm2_.

s g

Elastic limit intension = 2460 kg/cm2_.

Modulus elastisitas (E) = 9,5 x 105 _kg/cm2_.

Moment Puntir yang terjadi pada poros:

.75.60 2. . C hp T N

π

= _{N = putaran pengaduk} hp = daya pengaduk hp daya pengaduk Tc = momen puntir

Moment puntir max = 1 5T Moment puntir max.= 1,5T_C

Modulus

Modulus polarpolar daripp dari penampangpenampang melintangpp p gp g melintang porosgg ppporos::

ff_ss == shearshear stressstress

1,5 _C P T Z f = ss Diameter

Diameter porosporos (d)(d):: s

f

Diameter

Diameter porosporos (d)(d)::

3 . 16 P d Z =

π

Bending

Bending MomentMoment::

/ 2 m T F R D / 2 0, 75 m m b a b F R D R = → = Rb

l =

l = tinggitinggi tangkigggg tangki total gg total –– ZaZa l = l = panjangpanjang porosp j gp j g ppporos Bending Moment (M): Bending Moment (M): Bending Moment (M): Bending Moment (M): M = F M = F_mm . L. L

Bending moment equivalent (Me): Bending moment equivalent (Me): Bending moment equivalent (Me): Bending moment equivalent (Me):

( )

2 2 0,5 e m M = ⎡_⎢M + M + T ⎤_⎥ ⎣ ⎦ untuk

untuk pipapipa pijalpijal::

( )

,

e ⎢⎣ m ⎥⎦

d = diameter

d = diameter porosporos

3 . 32 d Z =

π

_pp 32