appendiks c fix
DESCRIPTION
jhkhTRANSCRIPT
APPENDIKS C
SPESIFIKASI ALAT
1. OPEN YARD PASIR BESI (F-111)
Fungsi : Menyimpan pasir besi yang digunakan sebagai bahan baku
proses.
Kondisi operasi : Suhu = 30oC
Poperasi = 1 atm
Yang akan dihitung : Volume dan jumlah open yard yang dibutuhkan
Langkah Perhitungan :
mpasir besi = 72.832,34 kg/jam
ρpasir besi = 1.450 kg/m3 (sumber:http://etd.eprints.ums.ac.id/1709/)
Vpasir besi = mρ
= 72.832,34
1.450
= 50,229 m3/jam
Kapasitas penyimpanan ditetapkan 30 hari (sumber : Ulrich, Tabel 4-27,p.249)
Sehingga Vpasir besi = 50,229 m3/jam x 30 hari x 24 jam
= 36.165,024 m3
Vmaks = 200.000 m3/open yard (sumber : Ulrich, Tabel 4-27, p.248)
V = 0,25 x π x D2 x 0,4 x D
36.165,024 = 0,1 x π x D3
D = 3√ 36.165,0240,1× π
= 48,654 m
Dmax = 120 m (sumber : Ulrich, tabel. 4-27,p . 248)
Tinggi open yard (L) = 0,4 x D
C-1
= 0,4 x 48,654
= 19,462 m
Spesifikasi
a. Volume = 36.165,024 m3
b. Diameter = 48,654 m
c. Tinggi = 19,462 m
d. Jumlah alat = 1 unit
2. OPEN YARD LIMESTONE (F-121)
Fungsi : Menyimpan limestone yang digunakan sebagai bahan baku
proses.
Kondisi operasi : Suhu = 30oC
Poperasi = 1 atm
Yang akan dihitung : Volume dan jumlah open yard yang dibutuhkan
Langkah Perhitungan :
mlimestone = 30.384,21 kg/jam
ρlimestone = 2.670 kg/m3 (sumber:http://groups.yahoo.com/group/infokom_pangkep/message/1)
Vlimestone = mρ
= 30.384,21
2.670
= 11,38 m3/jam
Kapasitas penyimpanan ditetapkan 30 hari (sumber : Ulrich, Tabel 4-27,p.249)
Sehingga Vlimestone = 11,38 m3/jam x 30 hari x 24 jam
= 8.193,495 m3
Vmaks = 200.000 m3/open yard (sumber : Ulrich, Tabel 4-27, p. 248)
V = 0,25 x π x D2 x 0,4 x D
8.193,495 = 0,1 x π x D3
C-2
D = 3√ 8.193,4950,1× π
= 29,661 m
Dmax = 120 m (sumber : Ulrich, tabel. 4-27, p.248)
Tinggi open yard (L) = 0,4 x D
= 0,4 x 29,661
= 11,864 m
Spesifikasi
a. Volume = 8.193,495 m3
b. Diameter = 29,661 m
c. Tinggi = 11,864 m
d. Jumlah alat = 1 unit
3. CLOSED STORAGE KOKAS (F-125)
Fungsi : Menyimpan kokas yang digunakan sebagai bahan baku
proses.
Kondisi operasi : Suhu = 30oC
Poperasi = 1 atm
Yang akan dihitung : Volume dan jumlah bin yang dibutuhkan
Langkah Perhitungan :
mkokas = 24.611,21 kg/jam
ρkokas = 2.600 kg/m3 (sumber:http://groups.yahoo.com/group/infokom_pangkep/message/1)
Vkokas = mρ
= 24.611,21
2.600
= 9,466 m3/jam
Kapasitas penyimpanan ditetapkan 8 jam (sumber : Ulrich, Tabel 4-27,p.249)
Sehingga Vkokas = 9,466 m3/hari x 8 jam
C-3
= 75,727 m3
Vmaks = 4.000 m3/bin (sumber : Ulrich, Tabel 4-27, p.248)
Tan ( ½ α ) =0,5 ×√ P2+ L2
T limas
dan P = L
Tan ( ½ x 120 ) = 0,5 ×√2 P2
T limas
Tan 60 = 0,707 P
T limas
Tlimas = 0,41 P
Vbin = Vkubus + Vlimas
= P x L x Tkubus + P x L x 1/3 Tlimas
Tkubus = 3 P dan P = L
Vbin = P x P x 3 P + P x P x 1/3 x 0,41 P
75,727 = 3 P3 + 0,137 P3
= 3,137 P3
P = 3√ 75,7273,137
P = 2,89 m
L = P = 2,89 m
Tlimas = 0,41 P = 0,41 x 2,89 = 1,185 m
Tkubus = 3 P = 3 x 2,89 = 8,67 m
T = Tlimas + Tkubus
= 1,185 + 8,67
= 9,855 m
Bahan konstruksi = SA 240 GR M type 316 (sumber : Brownell&Young, p.342)
f = 18.750 psi
C-4
1y=
t 4
1212
×t
f =M1y
=M ×
12
× P
12
× P ×t 3
12
× t
f =3× Massa
t 2 t=√ 3× Massa
f
t = √ 3 × 24.611,2118.750
t = 1,984 m
Spesifikasi
a. Volume = 75,727 m3
b. Panjang = 2,89 m
c. Lebar = 2,89 m
d. Tinggi = 9,855 m
e. Tebal = 1,984 m
f. Jumlah alat = 1 unit
4. BIN KOKAS (F-126-A)
Fungsi : Menyimpan kokas yang digunakan sebagai bahan baku
proses.
Kondisi operasi : Suhu = 30oC
Poperasi = 1 atm
Yang akan dihitung : Volume dan jumlah bin yang dibutuhkan
Langkah Perhitungan :
mkokas = 24.611,21 kg/jam
ρkokas = 2.600 kg/m3 (sumber:http://groups.yahoo.com/group/infokom_pangkep/message/1)
Vkokas = mρ
C-5
= 24.611,21
2.600
= 9,466 m3/jam
Kapasitas penyimpanan ditetapkan 8 jam (sumber : Ulrich, Tabel 4-27,p.249)
Sehingga Vkokas = 9,466 m3/hari x 8 jam
= 75,727 m3
Vmaks = 4.000 m3/bin (sumber : Ulrich, Tabel 4-27, p.248)
Tan ( ½ α ) =0,5 ×√ P2+ L2
T limas
dan P = L
Tan ( ½ x 120 ) = 0,5 ×√2 P2
T limas
Tan 60 = 0,707 P
T limas
Tlimas = 0,41 P
Vbin = Vkubus + Vlimas
= P x L x Tkubus + P x L x 1/3 Tlimas
Tkubus = 3 P dan P = L
Vbin = P x P x 3 P + P x P x 1/3 x 0,41 P
75,727 = 3 P3 + 0,137 P3
= 3,137 P3
P = 3√ 75,7273,137
P = 2,89 m
L = P = 2,89 m
Tlimas = 0,41 P = 0,41 x 2,89 = 1,185 m
Tkubus = 3 P = 3 x 2,89 = 8,67 m
T = Tlimas + Tkubus
C-6
= 1,185 + 8,67
= 9,855 m
Bahan konstruksi = SA 240 GR M type 316 (sumber : Brownell&Young, p.342)
f = 18.750 psi
1y=
t 4
1212
×t
f =M1y
=M ×
12
× P
12
× P ×t 3
12
× t
f =3× Massa
t 2 t=√ 3× Massa
f
t = √ 3 × 24.611,2118.750
t = 1,984 m
Spesifikasi
g. Volume = 75,727 m3
h. Panjang = 2,89 m
i. Lebar = 2,89 m
j. Tinggi = 9,855 m
k. Tebal = 1,984 m
l. Jumlah alat = 1 unit
5. BIN LIMESTONE (F-126-B)
Fungsi : Menyimpan limstone sementara sebelum diproses di blast
furnace.
Kondisi operasi : Suhu = 30oC
Poperasi = 1 atm
Yang akan dihitung : Volume dan jumlah bin yang dibutuhkan
Langkah Perhitungan :
C-7
mlimestone = 27.345,788 kg/jam
ρlimestone = 2.670 kg/m3 (sumber:http://groups.yahoo.com/group/infokom_pangkep/message/1)
Vlimestone = mρ
= 27.345,788
2.670
= 10,24 m3/hari
Kapasitas penyimpanan ditetapkan 8 jam (sumber : Ulrich, Tabel 4-27,p.249)
Sehingga Vlimestone = 10,24 m3/hari x 8 jam
= 81,935 m3
Vmaks = 4.000 m3/bin (sumber : Ulrich, Tabel 4-27, p.248)
Tan ( ½ α ) =0,5 ×√ P2+ L2
T limas
dan P = L
Tan ( ½ x 120 ) = 0,5 ×√2 P2
T limas
Tan 60 = 0,707 P
T limas
Tlimas = 0,41 P
Vbin = Vkubus + Vlimas
= P x L x Tkubus + P x L x 1/3 Tlimas
Tkubus = 3 P dan P = L
Vbin = P x P x 3 P + P x P x 1/3 x 0,41 P
81,935 = 3 P3 + 0,137 P3
= 3,137 P3
P = 3√ 81,9353,137
P = 2,967 m
C-8
L = P = 2,967 m
Tlimas = 0,41 P = 0,41 x 2,967 = 1,217 m
Tkubus = 3 P = 3 x 2,967 = 8,901 m
T = Tlimas + Tkubus
= 1,217 + 8,901
= 10,118 m
Bahan konstruksi = SA 240 GR M type 316 (sumber : Brownell&Young, p.342)
f = 18.750 psi
1y=
t 4
1212
×t
f =M1y
=M ×
12
× P
12
× P ×t 3
12
× t
f =3× Massa
t 2 t=√ 3× Massa
f
t = √ 3 × 27.345,78818.750
t = 2,092 m
Spesifikasi
a. Volume = 81,935 m3
b. Panjang = 2,967 m
c. Lebar = 2,967 m
d. Tinggi = 10,118 m
e. Tebal = 2,092 m
f. Jumlah alat = 1 unit
6. BIN PASIR BESI (F-126-C)
C-9
Fungsi : Menyimpan pasir besi sementara sebelum diproses di blast
furnace.
Kondisi operasi : Suhu = 30oC
Poperasi = 1 atm
Yang akan dihitung : Volume dan jumlah bin yang dibutuhkan
Langkah Perhitungan :
mpasir besi = 60.930,842 kg/jam
ρpasir besi = 1.450 kg/m3 (sumber:http://etd.eprints.ums.ac.id/1709/)
Vpasir besi = mρ
= 60.930,842
1.450
= 42,021 m3/jam
Kapasitas penyimpanan ditetapkan 8 jam (sumber : Ulrich, Tabel 4-27,p.249)
Sehingga Vpasir besi = 42,021 m3/jam x 8 jam
= 366,17 m3
Vmaks = 4.000 m3/bin (sumber : Ulrich, Tabel 4-27, p.248)
Tan ( ½ α ) =0,5 ×√ P2+ L2
T limas
dan P = L
Tan ( ½ x 120 ) = 0,5 ×√2 P2
T limas
Tan 60 = 0,707 P
T limas
Tlimas = 0,41 P
Vbin = Vkubus + Vlimas
= P x L x Tkubus + P x L x 1/3 Tlimas
Tkubus = 3 P dan P = L
Vbin = P x P x 3 P + P x P x 1/3 x 0,41 P
C-10
336,17 = 3 P3 + 0,137 P3
= 3,137 P3
P = 3√ 336,173,137
P = 4,75 m
L = P = 4,75 m
Tlimas = 0,41 P = 0,41 x 4,75 = 1,947 m
Tkubus = 3 P = 3 x 4,75 = 14,25 m
T = Tlimas + Tkubus
= 1,947 + 14,25
= 16,197 m
Bahan konstruksi = SA 240 GR M type 316 (sumber : Brownell&Young, p.342)
f = 18.750 psi
1y=
t 4
1212
×t
f =M1y
=M ×
12
× P
12
× P ×t 3
12
× t
f =3× Massa
t 2 t=√ 3× Massa
f
t = √ 3 × 60.930,84218.750
t = 3,122 m
Spesifikasi
a. Volume = 336,17 m3
b. Panjang = 4,75 m
c. Lebar = 4,75 m
d. Tinggi = 16,197 mC-11
e. Tebal = 3,122 m
f. Jumlah alat = 1 unit
7. JAW CRUSHER (C-122)
Fungsi : Untuk mengubah ukuran limestone yang masuk dan
limestone yang oversize pada screener.
Kondisi operasi : Suhu = 30oC
Poperasi = 1 atm
Kapasitas : 30.384,21 kg/jam
30,384 ton/jam
Spesifikasi (sumber: Perry's 7th ed, tabel 20-8. p.20-24)
a. Tipe = jaw crusher
b. Ukuran = standard 22 in
c. Rpm = 400 rpm
d. Power = 10 hp
e. Jumlah alat = 1 unit
8. ROLL CRUSHER (C-124)
Fungsi : Untuk mengubah ukuran limestone menjadi lebih kecil.
Kondisi operasi : Suhu = 30oC
Poperasi = 1 atm
Kapasitas : 3.038 kg/jam
3,038 ton/jam
Spesifikasi (sumber: Perry's 7th ed, tabel 20-12. p.20-27)
a. Tipe = open circuit HP200
b. Ukuran = 0,25 in
c. Rpm = 1200 rpm
d. Power = 150 hp
e. Jumlah alat = 1 unit
9. SCREENER LIMESTONE (H-123)
C-12
Fungsi : Untuk memisahkan limestone yang sudah berukuran
kecil/undersize untuk dibawa menuju bin dan yang masih
berukuran besar/oversize nantinya akan direcycle menuju
crusher.
Kondisi operasi : Suhu = 30oC
Poperasi = 1 atm
Yang akan dihitung : luas area screen
Langkah perhitungan :
Massa feed = 30.384,21 kg/jam
Massa oversize (y) = 3.038,42 kg/jam
Massa undersize (x) = 27.345,789 kg/jam
Ukuran = 0,01 cm
Digunakan High-speed vibrating screens dengan screen Tyler ukuran 20 mesh.
Diameter kawat (d) = 0,51 mm (sumber : Perry, p.19-20)
= 0,051 cm
Bukaan sieve (a) = 0,841 mm
= 0,0841 cm
Kode sieve = 841 micron
Penentuan luas area screen
A = 0,4 ×Ct
Cu× Foa × Fs (sumber : Perry's 7th ed, eq 19-7, p 19-23)
Dimana A = luas screen
Ct = rate aliran
Cu = kapasitas unit
Foa = faktor luas bukaan
Fs = faktor luas slot
Ct = 27.345,789 kg/jam
= 27,345 ton/jam
C-13
Cu = 0,3 ton/jam ft2 (sumber : Perry's 7th ed, fig 19-21, p 19-24)
Foa = 100 x ( aa+d )
2
= 100 x ( 0,0840,084+0,051 )
2
= 38,75%
Fs = 1 (sumber : Perry's 7th ed, tabel 19-7, p 19-23)
A = 0,4 × 27,345
0,03 ×38,75 %× 1
= 94,091 ft2
Efisiensi ( E ) = (c−f )
c× (1−f )
Dimana c = fraksi partikel oversize di atas screen
f= fraksi partikel oversize di atas feed
rasio = diameter partikeldiameter bukaan
= 0,01
0,0841
= 0,17 = 0,2
Berdasarkan Wills 6th ed Table 8.1, untuk rasio 0.2 dipoleh fraksi partikel lolos
sebesar 0,64.
Jumlah partikel undersize lolos screen
z = 0,64 x 27.375,789
= 17.501,3 kg
Jumlah partikel undersize yang tidak lolos screen
w = 27.375,789 - 17.501,3
= 9.844,489 kg
c = 3.038,421
3.038,421+9.844,489
= 0,236
C-14
f = 3.038,421
3.038,421+27.375,789
= 0,1
E = 0,236−0,1
0,24 ×(1−0,1)
= 64%
Dari Perry 3rd ed Hal 956 didapat Power Screen = 0.05-0.1 HP/ft2. Diambil Power
screen 0,1 hp/ft2 dengan efisiensi 80%, maka kebutuhan power untuk vibrating adalah
Power vibrating = 0,1× 94,091
0,8 = 11,76 hp = 12 hp
Spesifikasi
a. Tipe = screen Tyler
b. Ukuran = 20 mesh
c. Diameter = 0,051 cm
d. Bukaan sieve = 0,0841 cm
e. Kode sieve = 841 micron
f. Luas screen = 94,091 ft2
g. Power vibrating = 12 hp
h. Jumlah alat = 1 unit
10. TANGKI SLURRY (M-113)
Fungsi : Untuk membuat slurry pasir besi dengan air proses 30oC
hingga terbentuk slurry 20% padatan.
Kondisi operasi : Suhu = 30oC
Poperasi = 1 atm
Yang akan dihitung : volume tangki dan dimensi tangki
Langkah perhitungan :
mslurry = mpasir besi + mair
= 72.832,34 + 291.329,36
= 364.161,7 kg/jam
C-15
= 802.838,167 lb/jam
Menentukan volume tangki
Pasir besi Air
Massa 72.832,34 kg 291.329,36 kg
Densitas 1450 kg/m3 1000 kg/m3
Volume 50,229 m3 291,329 m3
ρslurry = (ρ ×V )pasir besi+(ρ ×V )air
V pasir besi+V air
= (1450 ×72.832,34 )+(1000 ×291.329,36)
(50,229+291,329)
= 1.066,18 kg/m3
= 66,428 lb/ft3
Waktu tinggal = 1/3 jam
m total = 802.838,167 lb/jam x 1/3 jam
= 267.612,722 lb
Vslurry = mtotalρslurry
= 267.612,722
66,428
= 4.028,587 ft3
Ditetapkan ruang kosong 10% dari volume slurry, sehingga
Vtangki (Vt) = 10010
× 4.028,587
= 4.431,445 ft3
Menentukan desain dimensi tangki
Tangki berupa silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk standar dish head
Dan digunakan Ls
Ds = 1,5
C-16
Volume silinder (Vs) = π4
× D s2 × L s
= π4
× D s2 ×1,5 × D s
Volume tutup (Vdish) = 0,0847 x Ds3
Vt = Vs + Vdish
4.431,445 = π4
× D s2 ×1,5 × D s + 0,0847 x Ds
3
4.431,445 = 1,378 x Ds3
Ds3 = 3.287,4919
Ds= 14,869 ft
= 178,431 in
Standarisasi OD = 180 in (sumber : Brownel&Young, tabel 5.7, p.91)
= 15 ft
Ls = 1,5 x Ds
Ls = 1,5 x 15
= 22,5 ft
= 270 in
Tinggi tutup atas (ha) = 0,169 x D
= 0,169 x 180
= 30,42 in
= 2,54 ft
Tinggi tutup bawah (hb) = ha = 30,42 in
= 2,54 ft
Vdish = 0,0847 x Ds3
= 0,0847 x 153
= 285,863 ft3
V larutan silinder (Vl) = V larutan – Vdish
= 4.028,587 – 285,863C-17
= 3.742,724 ft3
Tinggi larutan silinder (hl) = V l
π4
× Ds2
= 3.742,724π4
×(15)2
= 21,19 ft
Tinggi larutan tangki (Hl) = hl + hb
= 21,19 + 2,54
= 23,73 ft
Tinggi tangki (ht) = Ls + ha + hb
= 22,5 + 2, 54 + 2,54
= 27,58 ft
Pdesain = 1,05 x ( Phidrostatik + Pdalam tangki )
= 1,05 x ( ρ×
ggc
× H l
144 + 14,696 )
= 1,05 x ( 66,428 ×23,73
144 + 14,696)
= 11,49 + 15,43
= 26,923 psi
= 12,227 psig
Bahan konstruksi = Carbon steel, SA 283 tipe C (sumber : Brownel&Young, tabel 13.1, p.251)
f = 12.650 lb/in2
sambungan las, dipilih tipe double welded butt joint E = 0,8
Faktor korosi, c = 0,125 in
Tebal silinder (ts) = Pdesain ×OD
2×( f × E+0,4 × Pdesain)+c
C-18
= 12,227× 180
2× (12650× 0,8+0,4 ×26,92 )+0,125
= 0,234 in
Standarisasi ts = 4/16 in = 0,021 ft
ID = OD – (2 x ts)
= 180 – (2 x 4/16)
= 179,5 in
Tebal tutup atas (tha) = 0,885 × Pdesain ×r
2×( f × E−0,1× Pdesain)+c dimana r = OD
= 0,885 ×12,227 ×180
2×(12650 × 0,8−0,1 ×26,92)+0,125
= 0,318 in
Standarisasi tha = 7/16 in = 0,037 ft
tha = thb = 7/16 in
icr = 7/8 in (sumber : Brownel&Young, tabel 5.5, p.88)
sf = 6 in
tinggi total tangki + ketebalan (Ht) = ha + tha + hb + thb + Ls + ts + sf
= 30,42 + 7/8 + 30,42 + 7/8 + 270 + 4/16 +6
= 338,59 in = 28,216 ft
Menentukan dimensi pengaduk
µair = 0,8007 cp = 0,000538 lbm/ft.s (sumber: Geankoplis, p.855)
ρslurry = 66,428 lbm/ft3
Dipakai impeller jenis turbin dengan 6 buah flat blade dengan 4 baffle
diameter impeller (Di) = 0,333 x OD (sumber : G.G Brown p.507)
= 0,333 x 15
= 5 ft
Lebar daun impeler = 0,2 x Di
= 0,2 x 5
C-19
= 1 ft
Panjang blade = 0,25 x Di
= 0,25 x 5
= 1,25 ft
Tebal blade = 0,1 x Ds
= 0,1 x 15
= 1,5 ft
Jumlah pengaduk = H l
2× Di2
= 23,73
2 ×52
= 0,47
Ditetapkan jumlah pengaduk = 1
Letak pengaduk = Di = 5 ft
Kecepatan putar impeller ditetapkan :
N = 100 rpm = 1,67 rps
V T=2× R2× g ×(ρ slurry− ρair)
9 × μ
μ=2 × R2 × g ×(ρslurry−ρair)
9× V T
μ=2 ×(1
2×15)
2
×32,144 ×(66,428−62,076)
9× 4.431,445
µ = 1,57 lbm/ft.s
Nre = Di
2× N × ρμ
= 52× 1,67 ×66,428
1,57
= 1763
Dari kurva A fig.9-13 (Mc.Cabe), untuk Nre = 1763 didapatkan
C-20
bilangan daya (Np) = 0,85
Daya pengaduk (P) = Np × ρslurry × N 3× D a
5
550 × gc
= 0,85 ×66,428 ×1,673×55
550× 32,174
= 46,16 hp
Kobocoran tenaga akibat poros dan bearing (Gland losses) = 10% x power input
= 0,1Pi
Kebocoran tenaga akibat motor seperti pada belt dan gear = 20% x power input
= 0,2Pi
Total power yang diperlukan (Pi) = P + 0,1Pi + 0,2Pi
Pi =46,16 + 0,3Pi
0,7Pi = 46,16
Pi = 65,95 hp
Pi = 49,18 kW
Efisiensi motor ditetapkan 80%
Power motor = 49,1880 %
= 61,47 kW
Spesifikasi
a. Volume tangki = 4.431,445 ft3
b. Material = Carbon steel, SA 283 tipe C
c. Bentuk tutup = standard dish head
d. Sambungan las = double welded butt joint
e. Faktor korosi = 0,125 in
f. Pdesain = 26,923 psi
g. Diameter luar (OD) = 180 in
h. Tinggi silinder (Hs) = 270 in
i. Tinggi tutup (ha=hb) = 30,42 in
j. Tinggi tangki (ht) = 27,57 ft
k. Tebal silinder (ts) = 4/16 in
C-21
l. Diameter dalam (ID) = 179,5 in
m. Tebal tutup (tha=thb) = 7/16 in
n. Tinggi total tangki (Ht) = 338,59 in
o. Jenis impeler = turbine dengan 6 buah flat blade dengan 4 baffle
p. Diameter impeler (Di) = 60 in
q. Lebar daun impeler = 10,2 in
r. Panjang blade = 15 in
s. Tebal blade = 18 in
t. Jumlah pengaduk = 1
u. Jarak pengaduk = 5 ft dari dasar shell
v. Kecepatan putar impeler = 100 rpm
w. Bilangan Reynold (Nre) = 1.763
x. Bilangan daya (Np) = 0,85
y. Power motor = 61,47 kW
z. Jumlah alat = 1 unit
11. POMPA AIR (L-112)
Fungsi : Untuk mengalirkan air ke dalam tangki slurry dan magnetic
separator.
Kondisi operasi : Suhu = 30oC
Tekanan = 1 atm
Langkah perhitungan :
Rate air = 291.329,36 + 173.180,465 = 464.509,825 kg/jam = 1.024.068,798 lb/jam
Viskositas (µ) = 0,8007 cp
Densitas (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,019 lb/ft3
Rate volumetrik (Q) = 1.024 .068,79862,019× 3600
= 4,587 ft3/s = 2.058,676 gpm = 1,042 m3/jam
Aliran dianggap turbulent,sehingga
Di, opt = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13 (sumber : Timmerhaus, p.496)
Di = 3,9 x 4,5870,45 x 62,0190,13
= 13,236 in
Karena diameter yang ada di pasaran hanya sampai 8 in maka dipakai 3 buah pompa
untuk memudahkan mengalirkan air ke dalam tangki slurry dan magnetic separator.
C-22
Rate air = 291.329,36+173.180,465
3 = 154.836,608 kg/jam = 341.356,266 lb/jam
Viskositas (µ) = 0,8007 cp
Densitas (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,019 lb/ft3
Rate volumetrik (Q) = 341.356,266
62,019× 3600 = 1,529 ft3/s = 686,225 gpm = 0,347 m3/jam
Aliran dianggap turbulent,sehingga
Di, opt = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13 (sumber : Timmerhaus, p.496)
Di = 3,9 x 1,5290,45 x 62,0190,13
= 8,074 in
Diameter standar 8 in sch 80 (sumber : Geankoplis, App AQ.5-1, p.892)
ID = 7,625 in = 0,635 ft = 0,195 m
OD = 8,625 in = 0,719 ft = 0,219 m
A = 0,3171 ft2 = 0,029 m2
v = QA
= 1,529
0,3171
= 4,822 ft/s
NRE = ρ× OD × v
μ
= 62,019× 0,719 × 4,822
0,000538
= 399.454,466 ( karena lebih besar dari 2100, maka asumsi benar )
Menghitung friksiC-23
A
B
A. Friksi di bagian suction
1. Friksi yang terjadi karena adanya kontraksi ( air masuk dari expander ke pipa 8
in )
Fc = Kc × v2
2 ×α
Dimana Kc = 0,55 ×1−A2
A1 dengan A1 >>>
Sehingga Kc = 0,55
Fc = 0,55 ×4,8222
2 ×1 = 6,393 ft lbf/lbm
2. Friksi karena pipa lurus
Panjang pipa lurus bagian suction diperkirakan 20 ft
Bahan konstruksi pipa adalah commercial steel , e = 4,6 x 10-5 sehingga
e/D = 4,6 ×10−6
0,635 = 0,000238
NRE = 399.454,466
Dari Geankoplis fig. 2.10-3 p.88 didapat f = 0,0037
Fps = 4 × f × v2× L2× gc × ID
= 4 × 0,0037 × 4,8222×202× 32,174 ×0,635
= 0,168 ft lbf/lbm
Friksi bagian suction
Fs = Fc + Fps
= 6,393 + 0,168
= 6,561 ft lbf/lbm
B. Friksi di bagian discharge
1. Friksi karena pipa lurus
Panjang pipa lurus diperkirakan 40 ft
Fpd = 4 × f × v2× L2× gc × ID
C-24
= 4 × 0,0037 × 4,8222× 402 ×32,174 × 0,635
= 0,337 ft lbf/lbm
2. Friksi karena fitting and valve
Jenis fitting and valve Kf Jumlah
Elbow 90o standar 0,75 2
Globe valve (wide open) 6 1
hf (elbow) = Kf × v2
2× gc
= 0,75 ×4,8222
2 ×32,174
= 0,271 ft lbf/lbm
hf (valve) = Kf × v2
2× gc
= 6 × 4,8222
2× 32,174
= 2,168 ft lbf/lbm
Friksi bagian discharge
Fd = Fpd + [ 2 x hf (elbow) ] + hf (valve)
= 0,337 + ( 2 x 0,271 ) + 2,168
= 3,046 ft lbf/lbm
Friksi total pompa ( F ) = Fs + Fd
= 6,561 + 3,046
= 9,607 ft lbf/lbm
Menghitung power pompa
Za = bidang datum = 0 ft
ρa = ρb = 62,019 lb/ft3
vb = va = 4,822 ft/s
Zaggc
+ρa
ρb
+va
2
2 × α × gc
+W s−F = Zbggc
+ρb
ρb
+vb
2
2 × α × gc
C-25
032,17432,174
+62,01962,019
+ 4,8222
2× 1× 32,174+W s−9,607= 30
32,17432,174
+ 62,01962,019
+ 4,8222
2× 1× 32,174
Ws = 39,608 ft lbf/lbm
Efisensi pompa (h) ditentukan 90% sehingga
Bhp = W ×rate massa
h × 550 (sumber : Geankoplis, hal 134)
= 39,608× 341.356,266
90 %× 550× 3600
= 7,587 hp = 5,658 kW
Efisiensi motor ditentukan 80% sehingga
Power motor = bhp
efisiensimotor
= 7,58780 %
= 9,48 hp
Dipilih power motor = 10 hp
Spesifikasi
a. Tipe = centrifugal pump
b. Diameter pipa = 8 in
c. Kecepatan alir = 4,82 ft/s
d. Kerja pompa = 39,608 ft lbf/lbm
e. Daya pompa = 8 hp
f. Power motor = 10 hp
g. Jumlah alat = 3 unit
12. POMPA SLURRY (L-114)
Fungsi : Untuk mengalirkan slurry dari tangki slurry ke magnetic
separator.
Kondisi operasi : Suhu = 30oC
Tekanan = 1 atm
Langkah perhitungan :
Rate slurry =364.161,7 kg/jam = 802.839,067 lb/jam
Densitas (ρ) = 1.066,177 kg/m3 = 66,428 lb/ft3
C-26
Rate volumetrik (Q) = 802.839,067
66,428 ×3600 = 3,357 ft3/s = 1.506,798 gpm = 0,762 m3/jam
Aliran dianggap turbulent,sehingga
Di, opt = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13 (sumber : Timmerhaus, p.496)
Di = 3,9 x 3,3570,45 x 66,4280,13
= 8,545 in = 9 in
Karena diameter yang ada di pasaran hanya sampai 8 in maka dipakai pompa 2 buah
untuk memudahkan mengalirkan slurry dari tangki slurry ke magnetic separator.
Rate slurry = 364.161,7
2 = 182.080,85 kg/jam = 401.419,53 lb/jam
Densitas (ρ) = 1.066,177 kg/m3 = 66,428 lb/ft3
μm
μ l
=1+1,56∅ s
0,52−∅ s (sumber : Perry 5th ed, p.247)
Фs = massa padatan
massa air =
72.832,34291.329,36
= 0,25
Viskositas liquid (µl) = 0,8007 cp
Viskositas slurry (µm) = [1+ 1,56 × 0,250,52−0,25 ]× 0,8007
= 1,957 cp
Rate volumetrik (Q) = 401.419,53
66,428 ×3600 = 1,679 ft3/s = 753,399 gpm = 0,381 m3/jam
Aliran dianggap turbulent,sehingga
Di, opt = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13 (sumber : Timmerhaus, p.496)
Di = 3,9 x 1,6790,45 x 66,4280,13
= 6,255 in
Diameter standar 8 in sch 80 (sumber : Geankoplis, App AQ.5-1, p.892)
ID = 7,625 in = 0,635 ft = 0,195 m
OD = 8,625 in = 0,719 ft = 0,219 m
A = 0,3171 ft2 = 0,029 m2
v = QA
= 1,679
0,3171
= 5,294 ft/s
C-27
NRE = ρ× OD × v
μ
= 66,428 ×0,719 ×5,294
1,957
= 192.166,523 ( karena lebih besar dari 2100, maka asumsi benar )
Menghitung friksi
A. Friksi di bagian suction
1. Friksi yang terjadi karena adanya kontraksi ( slurry masuk dari expander ke pipa
8 in )
Fc = Kc × v2
2 ×α
Dimana Kc = 0,55 ×1−A2
A1 dengan A1 >>>
Sehingga Kc = 0,55
Fc = 0,55 ×5,2942
2 ×1 = 7,706 ft lbf/lbm
2. Friksi karena pipa lurus
Panjang pipa lurus bagian suction diperkirakan 8 ft
Bahan konstruksi pipa adalah commercial steel , e = 4,6 x 10-5 sehingga
e/D = 4,6 ×10−6
0,635 = 0,000238
NRE = 192.166,523
Dari Geankoplis fig. 2.10-3 p.88 didapat f = 0,003
C-28
∆B
A
Fps = 4 × f × v2× L2× gc × ID
= 4 × 0,003 ×5,2942× 82× 32,174 ×0,635
= 0,066 ft lbf/lbm
Friksi bagian suction
Fs = Fc + Fps
= 7,706 + 0,066
= 7,772 ft lbf/lbm
B. Friksi di bagian discharge
1. Friksi karena pipa lurus
Panjang pipa lurus diperkirakan 20 ft
Fpd = 4 × f × v2× L2× gc × ID
= 4 × 0,003 ×5,2942×202× 32,174 ×0,635
= 0,165 ft lbf/lbm
2. Friksi karena fitting and valve
Jenis fitting and valve Kf Jumlah
Elbow 90o standar 0,75 2
Globe valve (wide open) 6 1
hf (elbow) = Kf × v2
2× gc
= 0,75 ×5,2942
2×32,174
= 0,327 ft lbf/lbm
hf (valve) = Kf × v2
2× gc
= 6 ×5,2942
2× 32,174
= 2,613 ft lbf/lbm
C-29
Friksi bagian discharge
Fd = Fpd + [ 2 x hf (elbow) ] + hf (valve)
= 0,165 + ( 2 x 0,327 ) + 2,613
= 3,431 ft lbf/lbm
Friksi total pompa ( F ) = Fs + Fd
= 7,772 + 3,431
= 11,203 ft lbf/lbm
Menghitung power pompa
Za = bidang datum = 0 ft
ρa = ρb = 62,019 lb/ft3
vb = va = 5,294 ft/s
Zaggc
+ρa
ρb
+va
2
2 × α × gc
+W s−F = Zbggc
+ρb
ρb
+vb
2
2 × α × gc
032,17432,174
+62,01962,019
+ 5,2942
2× 1× 32,174+W s−11,203 = 10
32,17432,174
+ 62,01962,019
+ 5,2942
2× 1× 32,174
Ws = 31,202 ft lbf/lbm
Efisensi pompa (h) ditentukan 90% sehingga
Bhp = W ×rate massa
h × 550 (sumber : Geankoplis, hal 134)
= 31,202× 401.419,5390 %× 550× 3600
= 7,029 hp = 5,241 kW
Efisiensi motor ditentukan 80% sehingga
Power motor = bhp
efisiensimotor
= 7,02980 %
= 8,79 hp
Dipilih power motor = 9 hp
C-30
Spesifikasi
a. Tipe = centrifugal pump
b. Diameter pipa = 8 in
c. Kecepatan alir = 5,294 ft/s
d. Kerja pompa = 31,202 ft lbf/lbm
e. Daya pompa = 8 hp
f. Power motor = 9 hp
g. Jumlah alat = 2 unit
13. MAGNETIC SEPARATOR (H-110)
Fungsi : untuk memisahkan komponen non-magnetic dalam slurry pasir besi 20%.
Kondisi operasi : suhu = 30oC
Tekanan = 1 atm
Kapasitas drum I = 364.161,7 kg/jam = 364,162 ton/jam
Kapasitas drum II = 346.360,9 kg/jam = 346,361 ton/jam
Spesifikasi (Sumber : Perry's 7th Ed, Tabel 19-6, p.19-20)
a. Ukuran partikel = 0,0001 – 2 mm
b. Tipe alat = Marston Sala High-Gradient Magnetic Separator
c. Jenis bahan konstruksi = electromagnetic
d. Medan magnet maksimum = 20.000 Oe
e. Jenis matriks yang digunakan = Steel Balls
f. Maksimum medan gradien yang didapat = 25.000.000 G/cm
g. Kerentanan magnetik yang diperlukan untuk partikulat = kuat – sangat lemah
h. Jumlah alat = 14 unit
14. CENTRIFUGE SCREEN (H-115)
Fungsi : Untuk menghilangkan air yang dibawa oleh pasir besi
keluar magnetic separator.
Kondisi operasi : Suhu = 30oC
Poperasi = 1 atm
Yang akan dihitung : luas area screen
Langkah perhitungan :
C-31
Mpasir besi = 169.269,265 kg/jam
= 169,269 ton/jam
Digunakan High-speed vibrating screens dengan screen Tyler ukuran 200 mesh.
Diameter kawat (d) = 0,053 mm (sumber : Perry's 7th ed, tabel 19-6, p 19-20)
= 0,002087 in
= 0,000053 m
Bukaan sieve (a) = 0,074 mm
= 0,0029134 in
= 0,000074 m
Kode sieve = 74 micron
= 0,0029134 in
Penentuan luas area screen
A = 0,4 ×Ct
Cu× Foa × Fs (sumber : Perry's 7th ed, eq 19-7, p 19-23)
Dimana A = luas screen
Ct = rate aliran
Cu = kapasitas unit
Foa = faktor luas bukaan
Fs = faktor luas slot
Ct = 169.269,265 kg/jam
= 169,269 ton/jam
Cu = 0,02 ton/jam ft2 (sumber : Perry's 7th ed, fig 19-21, p 19-24)
Foa = 100 x a2 x m2
m = 1
a+d
= 1
0,0029134+0,002087C-32
= 200 in
= 5,08 m
Foa = 100 x (0,0029134)2 x (5,08)2
= 0,00001413 m
= 33,95 in
= 2,83 ft
Fs = 1 (sumber : Perry's 7th ed, tabel 19-7, p 19-23)
A = 0,4 ×169,2690,02× 2,83 ×1
= 1.196,56 ft2
Spesifikasi
a. Tipe = screen tyler
b. Ukuran = 200 mesh
c. Diameter = 0,053 mm
d. Bukaan sieve = 0,074 mm
e. Kode sieve = 74 micron
f. Luas screen = 1.196,56 ft2
g. Jumlah alat = 1 unit
15. ROTARY DRYER (B-116)
Fungsi : Untuk mengeringkan slurry pasir besi dengan
menggunakan udara panas.
Yang akan dihitung : ukuran rotary dryer, luas total perpindahan panas,
kemiringan, kecepatan putar, daya
Langkah perhitungan :
ρpasir besi = 1450 kg/m3
mpasir besi = 62.155,674 kg/jam = 137.029,642 lb/jam
Vpasir besi = 42,866 m3/jam
mudara = 68.824,902 kg/jam = 151.732,755 lb/jam
Qt = 20.184541,58 kJ/jam = 5.606,817 kW = 19.130.908,51 Btu/jam
t1 = 31oC = 87,8oF = 304 K
C-33
t2 = 50oC = 122oF = 323 K
T1 = 250oC = 482oF = 523 K
T2 = 130oC = 266oF = 403 K
Qt = 0,4 x L x D x G0,67 x ∆TLMTD (sumber : Perry 7ed.persamaan 12-53, hal.12-54)
Dimana L/D = 4 – 10 (sumber : Perry 7ed.persamaan 12-53, hal.12-54)
Trial : L/D = 9
D = 15 ft
Sehingga L = 9 x 15
= 135 ft
Luas penampang (A) = 14
× π × D2
= 14
×3,14 × 152
= 176,715 ft2 = 16,417 m2
G = mudara
A
= 151.732,755
4.071,5
= 858,632 lb = 4.192,3 kg
∆TLMTD =
(T 1−t ¿¿2)−(T 2−t 1)
ln(T 1−t¿¿2)(T2−t1)
¿¿
= 360−178,2
ln360
178,2
= 258,533oF
Qt = 0,4 x 135 x 15 x (858,632)0,67 x 258,533
= 19.348.719 Btu/jam (memenuhi)
Sehingga D = 15 ft = 4,572 m
C-34
L = 135 ft = 41,149 m
Q = U x a x V x ∆T (sumber : Perry, p.12-53)
Dimana Q = Rate perpindahan panas (W)
U = Heat transfer coefficient (W/m2K)
V = Volume dryer (m3)
a = Luas kontak partikel dan gas per satuan volume dari dryer (m2/m3)
∆T = Beda suhu rata-rata antara partikel dan gas (K)
5.606,817 x 1000 = U x a x (3,14 x (4,572)2 x 41,149) x (523-303)
U x a = 69,197 W/m3K
U = 60 x G0,67 (sumber : Ulrich, tabel4-10)
= 60 x (4.192,3)0,67
= 16.039,756 W/m3K
a = U x a
U
= 69,197
16.039,756
= 0,004 m2/m3
Total luas perpindahan (a x V) = 0,004 x (3,14 x (4,572)2 x 41,149)
= 2,913 m2 = 31,355 ft2
Tebal dinding = 3 in
Bahan konstruksi = carbon steel
ρcarbon steel = 489 lb/ft3
Vdryer = π4
× D2 × L
= π4
×( 15+312 )
2
× 135
= 24.658,31 ft3
mdryer = Vdryer x ρcarbon steel
= 24.658,31 x 489
C-35
= 12.057.914,4 lb = 5,469 ton
Kecepatan peripheral = 30-150 ft/min (sumber : Perry 7ed., p.12-54)
Dipilih 110 ft/min
Kecepatan putar (N) = kecepatan peripheral
keliling
= 110
2× π ×152
= 2,334 rpm
Cek nilai N x D = 2,334 x 15 = 35 (memenuhi nilai N x D antara 25-35)
Kemiringan rotary dryer
X = 25,7 × F '
S × N0,9 × D(sumber : Coulson, p298)
Dimana X = Holdup (% volume drum) = 0,1
D = Diameter drum (m)
F’ = Feed rate (m3/s m2)
S = Slope (kemiringan) dryer (m/m length)
N = laju putar dyer (Hz)
0,1 = 25,7 ×42,866 /3600
¿¿ ¿
S = 0,757 m/m length
Sudut kemiringan = tan-1 S
= tan-1 (0,757)
= 37,14o = 37o
Perhitungan daya
Bhp = N ×(4,75 ×d ×w+0,1925 × D ×W +0,33× W )
100.000 (sumber : Perry 7ed., p.12-60)
dimana bhp = brake horsepower (1 bhp = 0.75 kW)
N = kecepatan putar (rpm)
C-36
d = diameter luar RD (ft)
w = berat bahan (lb)
D = diameter dinding ring (d+2), ft
W = berat total (lb) = w + mdryer
Bhp = 2,334 × ¿¿
= 1.253,403 bhp
Spesifikasi
a. Material = Carbon steel SA 283 Grade C
b. Diameter = 15 ft
c. Panjang = 135 ft
d. Tebal shell = 3 in
e. Kecepatan putar = 2,334 rpm
f. Daya = 1.254 bhp
g. Kemiringan = 37o
h. Jumlah alat = 1 unit
16. HEAT EXCHANGER (E-119)
Fungsi : Sebagai media pertukaran panas antara udara kering dengan
panas dari incinerator.
Yang akan dihitung : jenis heat exchanger yang digunakan, ukuran tube and shell
Langkah perhitungan :
M = 137.049,934 kg/jam = 302.140,285 lb/jam
m = 68.824,902 kg/jam = 151.731,379 lb/jam
C-37
Udara
t1 = 30oC
= 86oF
Udara panas
T1 = 600 K
= 377oC
= 710,6oF
t2 = 250oC
= 482oF
Spek alat
OD = 3/4 in = 0,0625 ft
PT = 15/16 in , triangular pitch
16 BWG
l = 16 ft
∆P maksimal aliran di shell = 10 psi
∆P maksimal aliran di tube = 2 psi
Rd gabungan minimal = 0,004 jam ft2 oF/Btu
Didapat a”t = 0,1963 ft3 (sumber : Kern, tabel 10,
p.843)
a’t = 0,302 in3 = 0,0021 ft3
ID = 0,62 in = 0,0517 ft
Menghitung Q udara panas
Q udara panas = Q keluar – Q masuk
= 19.901.533,78 – 2.781.420,41
= 17.120.113,37 kJ/jam = 67.938.036,199 Btu/jam
Menghitung ∆t
∆tLM =
∆ t 1−∆ t 2
ln( ∆ t1
∆ t2)
=
(T 1−t 2)−(T 2−t1)
ln(T1−t 2
T 2−t1)
= (710,6−482)−(572,7−86)
ln(710,6−482)(572,7−86)
= 341,54 oF
C-38
T2 = 573,4 K
= 300,4oC
= 572,675oF
R = T1−T 2
t2−t1 =
710,6−572,7482−86
= 0,348
S = t 2−t 1
T1−t 2 =
482−86710,6−482
= 01,732
FT = 1 (sumber : Kern, fig 18, p.828)
∆t = ∆tLM x FT
= 341,54 x 1
= 341,54 oF
Menghitung Caloric Temperature
Hot air Tc = T1+T 2
2 =
710,6+572,72
= 641,64 oF
Cold air tc = t1+t 2
2 =
86+4822
= 284 oF
Menghitung jumlah tube
Heater UD kisaran = 5 – 50 Btu/jam ft2 oF (sumber : Kern, tabel 8, p.840)
Diambil UD = 40 Btu/jam ft2 oF
A = Q
UD × ∆ tLM
=67.938 .036,199
40 × 341,54
= 1.253,158 ft2
Nt = A
l× a} t ¿¿
= 1.253,158
16 ×0,1963
= 398,99
Diperoleh Nt standar = 420 (sumber : Kern, tabel 9, p.842)
IDs = 23 ¼ in
C-39
Passes = 2-P
Koreksi nilai UD
A = Nt x L x a”t
= 420 x 16 x 0,1963
= 1.319,136 ft2
UD = Q
A × ∆ tLM
= 78.975 .593,978
1.319,136 ×341,54
= 37,999 Btu/jam ft2 oF ( karena nilai UD koreksi masih antara 5-50
sehingga memenuhi )
Type HE = 2 – 4 Heat Exchanger
C’ = PT – OD = 0,94 – 0,75 = 0,1875 in
B = 1 x IDs = 23 ¼ in
(N+1) = 12× l
B×n ' =
12× 16
2114
×2 = 16,516 = 17
de = 0,55 in = 0,045 ft
n’ = 2 , n = 4
Evaluasi Perpindahan Panas (sumber : Kern)
Bagian Shell ( udara panas ) Bagian Tube ( udara )
as = IDs × B × c '
PT ×n ' ×144
= 23,25× 23,25 ×0,1875
0,94 ×2 ×144
= 0,375 ft2
Gs = Mas
= 302.140,285
0,375
= 804.869,02 lb/jam ft2
at = Nt × a'n ×144
= 420 ×0,302
4 ×144
= 0,22 ft2
Gt = mat
= 151.713,379
0,22
= 689.035,59 lb/jam ft2
C-40
NRes = de×Gsμ × 2,42
= 0,55 ×804.869,02
0,0295 ×2,42
= 516.736,659
jH =500 ( fig.28)
pada Tc = 641,638 oF
ho = jH ×( kde )×(Cp × μ
k )1/3
×( μμw )
0,14
ϕs = ( μμw )
0,14
ho∅ s
= 500 ×( 0,0270,045 )×( 0,255× 0,0295
0,027 )1 /3
=184,994 Btu/jam ft2 oF
NRet = di ×> ¿μ×2,42
¿
= 0,052× 689.035,59
0,0225 ×2,42
= 653.814
jH = 1.120 ( fig.24)
pada tc = 284 oF
hi = jH ×( kdi )×(Cp × μ
k )1/3
×( μμw )
0,14
ϕt = ( μμw )
0,14
hi∅t
=1.120×( 0,020,052 )×( 0,245 × 0,0225
0,02 )1 /3
= 282,336 Btu/jam ft2 oF
hio∅ t
= hi∅t
x IDOD
= 282,336 x 0,620,75
= 233,398 Btu/jam ft2 oF
tw = tc +
ho∅ s
ho∅ s
+ hio∅ t
( Tc – tc )
= 284 + 184,994
184,994+233,398 (641,638 – 284)
= 284,001 oF
Pada tw = 284,001 oF didapat µw = 0,023 cp (fig.15)
ϕs = ( 0,02950,023 )
0,14
= 1,039
ho = 184,994 x 1,039
= 197,34 Btu/jam ft2 oF
ϕt = ( 0,0230,023 )
0,14
= 1
hi = 282,336 x 1
= 282,336 Btu/jam ft2 oF
C-41
hio = 233,398 x 1
= 233,398 Btu/jam ft2 oF
Uc = hio× hohio+ho
= 233,398× 197,34233,398+197,34
= 106,929 Btu/jam ft2 oF
Rd = U c−U D
U c × UD
= 106,929−37,999106,929× 37,999
= 0,017 jam ft2 oF/Btu
Karena Rd perhitungan lebih besar daripada Rd tetapan maka desain bisa dipakai.
Evaluasi pressure drop ( ∆P )
Bagian Shell ( udara panas ) Bagian Tube ( udara )
NRes = de×Gsμ × 2,42
= 0,55 ×804.869,02
0,0295 ×2,42
= 516.736,659
f = 0,001 ( fig.29 )
∆P = f × Gs2×(N+1)× IDs
5,22× 1010× sg×∅ s× de
NRet = di ×> ¿μ×2,42
¿
= 0,052× 689.035,59
0,0225 ×2,42
= 653.814
f = 0,0003 ( fig.26 )
∆Pl = f ׿2×l × n
5,22× 1010× sg×∅t × di
C-42
= 0,001 ×804.869,022 ×17 ×23,25
5,22× 1010×3,922 ×1,039 × 0,045
= 5,105 psi
= 0,0003 × 689.035,592× 16 ×45,22× 1010×3,922 ×1 × 0,052
= 0,862 psi
∆Pn = 4 × n
sg×( v2
2× gc)×
ρ144
= 4 × 43,922
×0,07
= 0,286 psi
∆Pt = ∆Pl + ∆Pn
= 0,862 + 0,286
= 1,148 psi
Karena harga Rd dan ∆P memenuhi syarat maka desain heat exchanger ini dapat
digunakan.
Spesifikasi
a. Tipe = 2-4 Heat exchanger
b. Material = Carbon Steel SA 212 Grade A
c. OD = ¾ in
d. L = 16 ft
e. Ukuran tube = 15/16 in, segitiga pitch
f. a”t = 0,1963 ft3
g. a’t = 0,302 in3
h. ID = 0,62 in
i. Jumlah alat = 1 unit
17. CYCLONE (H-1111)
Fungsi : Untuk memisahkan padatan yang keluar bersama udara panas
pada Rotary Dryer.
Yang akan dihitung : volume udara masuk, diameter partikel keluar cyclone, dan
dimensi cyclone.
Langkah perhitungan :
C-43
mfeed = 1.224,832 kg/jam
mimpurites = 627,65 kg/jam
mproduk = 597,18 kg/jam = 0,597 ton/jam
ρpartikel = 1450 kg/m3 = 90,521 lb/ft3
ρudara = 33,078 kg/m3 = 2,065 lb/ft3
µudara = 345,94 cp = 0,233 lb/ft.s
ukuran partikel = 0,02 cm
Dpc = [ 9× μ × Bc2 × π × Ne ×Vc × ( ρp− ρ ) ]
0,5
Ne = 2 (sumber : Perry 6th, p.20-86)
fs = massa produk
massa impurities
= 597,18627,65
= 0,951
ln μm
μu =
2,5 × fs1−1,5 fs
= 2,5 × 0,951
1−1,5 ×0,951
= -5,568
μm
μu = 0,0038
µm = 0,0038 x 345,94
= 1,321 cp = 4,754 kg/m jam
Vc = massa feed
ρ×
1A
= 1224,832
1450×
1Dc × Bc
= 1224,832
1450×
1Dc ×0,25 Dc
= 1224,832
1450×
1
0,25 Dc2
C-44
= 3,379
Dc2
0,0002 = √ 9× 4,754 ×0,25 × D c
2 × π ×2 ×3,379
Dc2 ×(1.450−33,078)
Dc = 0,056 m
Dimensi cyclone
Bc = Dc4
Bc = Dc x 0,25
= 0,056 x 0,25
= 0,014 m
(sumber : Perry, p.17-27)
De = Dc2
= 0,056
2
C-45
= 0,0281 m
Hc = Dc2
= 0,056
2
= 0,0281 m
Lc = 2 x Dc
= 2 x 0,056
= 0,112 m
Sc = Dc8
= 0,056
8
= 0,007 m
Zc = 2 x Dc
= 2 x 0,056
= 0,112 m
Jc = Dc4
=0,056
4
= 0,014 m
Spesifikasi
a. Material = Carbon Steel SA 283 Grade C
b. Dpth = 0,02 cm
c. Bc = 0,014 m
d. Dc = 0,056 m
e. De = 0,028 m
f. Hc = 0,028 m
C-46
g. Lc = 0,112 m
h. Sc = 0,007 m
i. Zc = 0,112 m
j. Jc = 0,014 m
k. Jumlah alat = 1 unit
18. CYCLONE (H-128)
Fungsi : Untuk memisahkan padatan dalam hal ini adalah ash yang terbawa
oleh gas buang blast furnace.
Yang akan dihitung : volume udara masuk, diameter partikel keluar cyclone, dan
dimensi cyclone.
Langkah perhitungan :
mfeed = 99.654,83 kg/jam
mimpurites = 984,448 kg/jam
mproduk = 98.670,38 kg/jam = 98,67 ton/jam
ρpartikel = 2.600 kg/m3
ρudara = 33,078 kg/m3 = 2,065 lb/ft3
µudara = 345,94 cp = 0,233 lb/ft.s
ukuran partikel = 2 cm
Dpc = [ 9× μ× Bc2× π × Ne ×Vc × ( ρp−ρ ) ]
0,5
Ne = 2 (sumber : Perry 6th, p.20-86)
fs = massa impurities
massa produk
= 984,448
98.670,38
= 0,0099
ln μm
μu =
2,5 × fs1−1,5 fs
= 2,5 × 0,0099
1−1,5 ×0,0099
= 0,025
C-47
μm
μu = 1,026
µm = 1,026 x 345,94
= 354,812 cp = 1.277,323 kg/m jam
Vc = massa feed
ρ×
1A
= 99.654,83
2.600×
1Dc × Bc
= 99.654,83
2.600×
1Dc × 0,25 Dc
= 99.654,83
2.600×
1
0,25 Dc2
= 153,315
Dc2
0,02 = √ 9× 1.277,32× 0,25 × Dc
2 × π ×2 ×153,315
Dc2 ×(2.600−33,078)
Dc = 0,883 m
Dimensi cyclone
Bc = Dc4
Bc = Dc x 0,25
= 0,883 x 0,25
= 0,221 m
C-48
(sumber : Perry, p.17-27)
De = Dc2
= 0,883
2
= 0,441 m
Hc = Dc2
= 0,883
2
= 0,441 m
Lc = 2 x Dc
= 2 x 0,883
= 1,766 m
Sc = Dc8
= 0,883
8
C-49
= 0,11 m
Zc = 2 x Dc
= 2 x 0,883
= 1,766 m
Jc = Dc4
=0,883
4
= 0,221 m
Spesifikasi
a. Material = Carbon Steel SA 283 Grade C
b. Dpth = 2 cm
c. Bc = 0,221 m
d. Dc = 0,883 m
e. De = 0,441 m
f. Hc = 0,441 m
g. Lc = 1,766 m
h. Sc = 0,11 m
i. Zc = 1,766 m
j. Jc = 0,221 m
k. Jumlah alat = 1 unit
19. FILTER UDARA (H-117)
Fungsi : Untuk menyaring udara dari pengotor sebelum dialirkan
oleh blower.
Kondisi operasi : Suhu = 30oC
Poperasi = 1 atm
Yang akan dihitung : luas area filter
Langkah perhitungan :
mudara = 168.732,479 kg/jam
= 168,732 ton/jam
Digunakan High-speed vibrating filter dengan ukuran 200 mesh.
Diameter kawat (d) = 0,053 mm (sumber : Perry's 7th ed, tabel 19-6, p 19-20)
C-50
= 0,002087 in
= 0,000053 m
Bukaan sieve (a) = 0,074 mm
= 0,0029134 in
= 0,000074 m
Kode sieve = 74 micron
= 0,0029134 in
Penentuan luas area filter
A = 0,4 ×Ct
Cu× Foa × Fs (sumber : Perry's 7th ed, eq 19-7, p 19-23)
Dimana A = luas filter
Ct = rate aliran
Cu = kapasitas unit
Foa = faktor luas bukaan
Fs = faktor luas slot
Ct = 168.732,479 kg/jam
= 168,732 ton/jam
Cu = 0,02 ton/jam ft2 (sumber : Perry's 7th ed, fig 19-21, p 19-24)
Foa = 100 x a2 x m2
m = 1
a+d
= 1
0,0029134+0,002087
= 200 in
= 5,08 m
Foa = 100 x (0,0029134)2 x (5,08)2
= 0,00001413 m
= 33,95 inC-51
= 2,83 ft
Fs = 1 (sumber : Perry's 7th ed, tabel 19-7, p 19-23)
A = 0,4 ×168,7320,02× 2,83 ×1
= 1.192,76 ft2
Spesifikasi
a. Ukuran = 200 mesh
b. Diameter = 0,053 mm
c. Bukaan sieve= 0,074 mm
d. Kode sieve = 74 micron
e. Luas = 1.192,76 ft2
f. Jumlah alat = 1 unit
20. BLOWER UDARA (G-115)
Fungsi : Untuk menghembuskan udara ke dalam Heat Exchanger untuk
kemudian menjadi media pengering dalam Rotary Dryer.
Yang akan dihitung : rate volume udara dan daya blower
Langkah perhitungan :
mudara = 168.732,479 kg/jam
= 2.812,208 kg/min
= 6.199,85 lb/min
Tudara = 30oC = 86oF
Pin = 14,7 psi
ρudara = 0,073 lb/ft3 (pada suhu 86oF)
asumsi ∆P = 0,5 psi
sehingga Pout = 15,2 psi
Vudara = mρ
= 6.199,85
0,073
C-52
= 84.929,452 ft3/min
Karena di pasaran blower centrifugal flowrate maksimal adalah 33.000 ft3/min
maka blower yang dipakai adalah 3 unit.
mudara = 168.732,479
8
= 56.244,16 kg/jam
= 937,403 kg/min
= 2.066,617 lb/min
Tudara = 30oC = 86oF
Pin = 14,7 psi
ρudara = 0,073 lb/ft3 (pada suhu 86oF)
asumsi ∆P = 0,5 psi
sehingga Pout = 15,2 psi
Vudara = mρ
= 2.066,617
0,073
= 28.309,817 ft3/min
Daya = 1,57 x 10-4 x Q x P
= 1,57 x 10-4 x 28.309,817 x 15,2
= 67,559 hp = 68 hp
Spesifikasi
a. Material = Carbon Steel SA 283 Grade C
b. Tipe = Centrifugal
c. Volume udara = 63.748,659 ft3/min
d. Daya = 68 hp
e. Jumlah alat = 3 unit
21. BLOWER UDARA (G-127)
C-53
Fungsi : Untuk menghembuskan udara ke dalam Stove untuk kemudian
menjadi media pemanas dalam Blast Furnace.
Yang akan dihitung : rate volume udara dan daya blower
Langkah perhitungan :
mudara = 61.528,024 kg/jam
= 1.025,467 kg/min
= 2.260,765 lb/min
Tudara = 30oC = 86oF
Pin = 14,7 psi
ρudara = 0,073 lb/ft3 (pada suhu 86oF)
asumsi ∆P = 0,5 psi
sehingga Pout = 15,2 psi
Vudara = mρ
= 2.260,765
0,073
= 31.010,167 ft3/min
Daya = 1,57 x 10-4 x Q x P
= 1,57 x 10-4 x 31.010,167 x 15,2
= 74 hp
Spesifikasi
f. Material = Carbon Steel SA 283 Grade C
g. Tipe = Centrifugal
h. Volume udara = 31.010,167 ft3/min
i. Daya = 74 hp
j. Jumlah alat = 1 unit
22. BLAST FURNACE (Q-120)
Fungsi : Sebagai tempat proses pembuatan pig iron
Kondisi operasi : suhu = 2400K
C-54
Yang akan dihitung : volume furnace, ukuran furnace, insulator, lubang masuk
udara ke blast furnace.
Langkah perhitungan :
M = 120.321,469 kg/jam
ρ = 1.667,723 kg/m3 = 103,908 lb/ft3
residence time (t) = 8 jam
Kapasitas furnace = m x t
= 120.321,469 x 8
= 962.571,752 kg
= 962,571752 ton x 24 jam
= 23.101,722 ton/hari
M = 23.101.722,048 kg/hari
= 7.700.574,016 kg/8jam
Vfurnace = mρ
= 7.700.574,016
1.667,723
= 3.927,56 m3/8 jam
Asumsi furnace berbentuk kubus sehingga
V =s3
s = 3√3.927,56
= 15,778 m
Perhitungan lubang udara masuk ke Furnace
mudara = 61.528,024 kg/jam = 492,224 ton/8jam
ρudara = 1,18 kg/m3
asumsi jumlah lubang = 60 buah
maka untuk tiap lubang
C-55
m = 492,224
8
= 8,204 ton/8jam
= 1,025 ton/jam
= 1.025,467 kg/jam
Vudara = mρ
= 1.025,467
1,18
= 869,04 m3/jam = 0,241 m3/s
Asumsi
Diameter pipa udara = 0,2 m = 7,874 in
Maka ukuran pipa 8 sch 40
Lpipa = π ×( D2
)2
= π ×( 0,22
)2
= 0,031 m2
Kecepatan aliran = V udara
Lpipa
= 0,2410,031
= 7,688 m/s
Spesifikasi
a. Bentuk = kubus
b. Panjang sisi = 15,778 m
c. Ukuran pipa = 8 in
d. Sch number = 40
e. Jumlah pipa udara = 60 buah
f. Jumlah alat = 1 unit
C-56
23. BELT CONVEYOR
Fungsi : Mengangkut pasir besi dari open yard ke tangki slurry
Kapasitas : 72.832,34 kg/jam = 72,832 ton /jam
Kapasitas max = 88 ton (sumber : Perry 7ed.tabel 21-11)
Spesifikasi
Tipe = Troughet Belt on 10o idler
Lebar belt = 16 in
Panjang belt = 40 ft
Kecepatan belt = 200 ft/min
Power motor = 0,9 hp/10ft x 40 ft
= 3,6 hp
Kemiringan = 10o
24. BELT CONVEYOR
Fungsi : Mengangkut pasir besi dari screener ke Rotary Dryer
Kapasitas : 62.155,674 kg/jam = 62,155 ton /jam
Kapasitas max = 64 ton (sumber : Perry 7ed.tabel 21-11)
Tipe = Troughet Belt on 10o idler
Lebar belt = 14 in
Panjang belt = 50 ft
Kecepatan belt = 200 ft/min
Power motor = 0,68 hp/10ft x 50 ft
= 3,4 hp
Kemiringan = 10o
25. BELT CONVEYOR
Fungsi : Mengangkut pasir besi dari Rotary Dyer ke Stock House
Kapasitas : 60.997,872 kg/jam = 60,997 ton /jam
Kapasitas max = 64 ton (sumber : Perry 7ed.tabel 21-11)
Tipe = Troughet Belt on 10o idler
C-57
Lebar belt = 14 in
Panjang belt = 45 ft
Kecepatan belt = 200 ft/min
Power motor = 0,68 hp/10ft x 45 ft
= 3,06 hp
Kemiringan = 10o
26. BELT CONVEYOR
Fungsi : Mengangkut pasir besi dari Stock House ke Blast Furnace
Kapasitas : 68.364,471 kg/jam = 68,364 ton /jam
Kapasitas max = 88 ton (sumber : Perry 7ed.tabel 21-11)
Tipe = Troughet Belt on 20o idler
Lebar belt = 16 in
Panjang belt = 150 ft
Kecepatan belt = 200 ft/min
Power motor = 0,9 hp/10ft x 150 ft
= 13,5 hp
Kemiringan = 20o
27. BELT CONVEYOR
Fungsi : Mengangkut limestone dari open yard ke crusher
Kapasitas : 30.384,21 kg/jam = 30,384 ton /jam
Kapasitas max = 32 ton (sumber : Perry 7ed.tabel 21-11)
Tipe = Troughet Belt on 10o idler
Lebar belt = 14 in
Panjang belt = 40 ft
Kecepatan belt = 100 ft/min
Power motor = 0,34 hp/10ft x 40 ft
= 1,36 hp
Kemiringan = 10o
C-58
28. BELT CONVEYOR
Fungsi : Mengangkut limestone dari screener ke crusher
Kapasitas : 30.384,21kg/jam = 30,384 ton/jam
Kapasitas max = 32 ton (sumber : Perry 7ed.tabel 21-11)
Tipe = Troughet Belt on 10o idler
Lebar belt = 14 in
Panjang belt = 10 ft
Kecepatan belt = 100 ft/min
Power motor = 0,34 hp/10ft x 10 ft
= 0,34 hp
Kemiringan = 10o
29. BELT CONVEYOR
Fungsi : Mengangkut limestone dari screener ke stock house
Kapasitas : 27.345,788 kg/jam = 27,346 ton /jam
Kapasitas max = 32 ton (sumber : Perry 7ed.tabel 21-11)
Tipe = Troughet Belt on 20o idler
Lebar belt = 14 in
Panjang belt = 50 ft
Kecepatan belt = 100 ft/min
Power motor = 0,34 hp/10ft x 50 ft
= 1,7 hp
Kemiringan = 20o
30. BELT CONVEYOR
Fungsi : Mengangkut limestone dari stock house ke Blast Funace
Kapasitas : 27.345,788 kg/jam = 27,345 ton /jam
Kapasitas max = 32 ton (sumber : Perry 7ed.tabel 21-11)
Tipe = Troughet Belt on 20o idler
Lebar belt = 14 in
C-59
Panjang belt = 150 ft
Kecepatan belt = 100 ft/min
Power motor = 0,34 hp/10ft x 150 ft
= 5,1 hp
Kemiringan = 20o
31. BELT CONVEYOR
Fungsi : Mengangkut kokas dari stock house ke Blast Funace
Kapasitas : 24.611,21 kg/jam = 24,611 ton /jam
Kapasitas max = 32 ton (sumber : Perry 7ed.tabel 21-11)
Tipe = Troughet Belt on 20o idler
Lebar belt = 14 in
Panjang belt = 150 ft
Kecepatan belt = 200 ft/min
Power motor = 0,34 hp/10ft x150 ft
= 5,1 hp
Kemiringan = 20o
32. HOT BLAST STOVE (E-127)
Fungsi : Sebagai alat pemindah panas dari udara panas keluar incinerator ke
udara kering yang masuk ke stove.
Kondisi : suhu = 500 K
Kapasitas = 61.528,024 kg/jam
Fuel = sumatran crude oil
Kapasitas fuel = 4.592,166 kg/jam
33. INCINERATOR (E-128)
Fungsi : Untuk membakar karbon monoksida yang keluar bersama dari Hot Blast
Stove
Kondisi operasi : suhu = 2400K
mtail gas : 137.049,934 kg/jam
C-60
ρtail gas : 0,6936 kg/m3
Rate volumetrik = 137.049,934
0,6936
= 83.826,508 m3/jam
mudara : 58.142,066 kg/jam
ρudara : 1,628 kg/m3
Rate volumetrik = 58.142,066
1,628
= 35.713,8 m3/jam
Spesifikasi
a. Tipe = direct fired with reciprocating grates
b. Tipe bahan bakar = tail gas (gas sisa)
c. Bahan material = carbon steel
d. Operasi = sistem kontinyu
e. Jumlah alat = 1 unit
C-61