MIXER - 01

Fungsi : Mencampur campuran biodiesel dan tokoferol rich keluaran dari dekanter 2 - 6
Bentuk :Tangki silinder tegak, beratap dan berdasar lengkung (torispherical)
(flange dan standard dished head)
Fasa : cair
Bahan : Carbon steel SA 53 grade A dilining dengan glass
P design : 1 atm
T design : 30 O C
t operasi : 5 menit

A. Menentukan Volum Tangki (VT)

Densitas campuran = 749.00 Kg/m3 massa masuk = 6184.4366 kg/jam
Volume umpan = massa/densitas
= 8.2569 m3/jam
Volume cairan (VL) = volume umpan x waktu operasi
= 0.6881 m3
Over design diambil 20%
Jadi VolumeTangki (VT) = 0.8257 m3

B. Menentukan Diameter Dalam Tangki (ID) Dan Tinggi Reaktor Mula-mula (H)
H/D = 1
VT = ( 3.14 /4) x D2 x 1.5D = 0.785 D 3

VT = 0.8257 m3
0.8257 m3 = 0.785 D 3
Maka :
ID = 1.017 m 40.039 in
H= 1.017 m 40.039 in

C. Tebal Tangki (ts)

C.1. Tinggi Cairan (hcairan)
VL = 0.6881 m3
= 1/4 x 3.14 x ID x hcairan
2

h cairan = 0.8475 m

C.2. Tekanan Design

P operasi = 1 atm
P design = Poperasi + P hidrostatik
P hidrostatik = h cairan x r cairan x g
= 6,220.75 Kg/m.dt2 = 6,220.75 N/m2 = 0.0622 bar
= 0.0614 atm
P design = 1.2737 atm = 18.723 psia

C.3. Tebal Dinding Tangki

Berdasarkan persamaan (14.34) Brownell & Young
t= PxD +C
2 ( f . E - 0.6 . P )
Keterangan :
t = tebal tangki (dinding)
P = tekanan design
f = max. allowable stress dari bahan yg digunakan (appendix D, item 1, Brownell & Young)
 max allowable stress untuk SA 53 grade A = 10,200 psia
ID = inside diameter of shell = 1.02 m = 40.039 in
E = Welded - join efficiency
tipe join yg dipilih adalah double - welded butt join
max. effisiensi berdasarkan (tabel 13.2. Brownell & Young) = 0.8
C = faktor korosi, (Tabel 6. Peters, hal 542) = 0.125 in/ 10 tahun

Sehingga : t= 0.1710 in
Dipilih tebal tangki standar (ts) = 0.25 in = (1/4) in (Brownell & Young, tabel 5-7)
= 0.0064 m
C.4. Menentukan Diameter Tangki Sesuai Standar
ID = 40.039 in
ts = 0.25 in = (5/16) in
> Diameter luar tangki (OD) :
OD = ID + (2 x ts)
= 40.539 in
Diambil OD standar = 42 in = 1.067 m (Brownell & Young,hal 90)
> Jadi, diameter dalam tangki sesuai standar adalah :
ID = OD - 2 x ts
= 41.5000 in
= 1.0541 m

D. Menentukan ukuran head tangki

Bentuk : Torispherical dished head
Alasan : Biasa digunakan untuk tangki vertikal pada tekanan rendah ( 1 - 4 atm) (Bhattacharyya, hal 41)
Bahan : Carbon steel SA 53 grade A dilining glass

D.1. Tebal Head (th)

> Berdasarkan Brownell & Young, Tabel 5-7, untuk OD = 78 in dan ts = 5/16, diperoleh :
icr = 4.75 in
r= 42 in
icr / r = 0.1131 > dari 6% (memenuhi syarat untuk torispherical head, brownell & Young, hal 88)
> Maka tebal head :
th = P x rc x W + C (Brownell & Young, hal 138)
2f.E - 0,2P
Dimana :
th = tebal head
P = tekanan design
rc = radius of crown = r = 42 in
r1 = inside corner radius = icr = 4.75 in
W = faktor intensifikasi stress untuk torispherical dished head
E = effisiensi double welded joint = 0.8
f = allowable stress (carbon steel SA 53 grade A) = 10,200 psia
C = faktor korosi = 0.125 in/ 10 tahun
Dengan :
W = 1/4 x ( 3 + √rc/r1 ) Sehingga :
= 1.49 in th = 0.1970 in
> Berdasarkan tabel 5-6, Brownell & Young, hal 88,
maka, tebal head standar (th) = 0.3125 in = (5/16) in 0.00794 m

D.2. Tinggi Head Tangki (OA)

> Dari tabel 5-6, Brownell & Young, dimana untuk th = 5/16 in diperoleh sf (straight flange) standar = 1 1/2 - 3
Maka : sf yg dipilih = 2 in
> Dan dari tabel 5-7, untuk th = 5/16 dan OD = 78, maka :
r= 78 in
icr = 4.75 in
> Untuk menentukan tinggi head digunakan penjelasan sesuai gambar 5.8, Brownell & Young, hal 85 :
a = ID / 2 = 20.7500 in
AB = (ID / 2) - icr = 16.0000 in
BC = r - icr = 73.2500 in
AC = BC2 - AB2 = 71.4812 in
b = r - AC = 6.5188 in
OA = th + b + sf = 8.8313 in = 0.2243 m

D.3. Volume Head (Vh)

Adapun volume head (Vh) dihitung dengan cara :
> Bagian Lengkung Torispherical head (Vh')
Dianggap icr/r = 6% (tanpa bagian straight flange)
Vh' = 0.000049 x ID3 (pers. 5.11, Brownell & Young, hal 88)
= 3.5022 in3 = 0.00029 ft3

> Bagian straight flange (Vsf)

Volume toripheriscal head bagian straight flange (Vsf) dihitung sebagai bentuk suatu silinder
dengan ketinggian (H) = sf
Vsf = 1/4 x 3.14 x ID2 x sf =
= 2703.9325 in3 = 0.2253 ft3

> Volume Total Head (Vh)

Vh = Vh' + Vsf
= 2707.4347 in3 = 0.2256 ft3 = 0.0069 m3

E. Menentukan Ukuran Tinggi Tangki

E.1. Tinggi Shell (Hshell)
VT = Vshell + Vh
Dimana : VT adalah volume tangki sesungguhnya
Vshell = VT - Vh = 0.8188 m3
Vshell = 1/4 x 3.14 x ID2 x Hshell
Hshell = 0.9388 m 36.959 in

E.2. Tinggi Tangki (Ht)

Ht = Hshell + OA = 1.1631 m 45.790 in

F. Perancangan Pengadukan
Jenis : Curved blades turbin
Alasan : - Effektif untuk jangkauan viskositas yang cukup luas
- Biasa digunakan untuk pencampuran larutan

F.1. Menentukan Diameter Pengaduk (Di)

Berdasarkan Brown, hal 507, untuk model curved turbin 6 blades diperoleh :
Dvessel / Di = 3
Diketahui :
Dvessel = ID = 41.5000 in = 1.0541 m
Di = Dvesse / 3 = 0.3514 m = 13.833 in
F.2. MenentukanTebal (tb) Dan Lebar (Wb) Blade Pengaduk
Dari Brown, hal.507 :
tb = Di x 1/5 = 0.0703 m = 7.027 cm
Wb = 1/4 x Di = 0.0878 m

F.3. Lebar Baffle

Jumlah Baffle = 4 buah
Berdasarkan Wallas, hal 287-288 :
Lebar baffle = Dvessel(tangki) / 12 = 0.0878 m = 3.458 in

F.4. Menentukan Offset Top Dan Offset Bottom

Wb = 0.0878 m
Di = 0.3514 m
Offset Top = Wb / 6 = 0.0146 m = 0.576 in
Offset Bottom = Di/2 = 0.1757 m = 6.917 in

F.5. Menentukan Jarak Pengaduk dari Dasar Vessel

h cairan = 0.8475 m
h cairan max = Hcairan + OA
= 1.0718 m = 42.197 in
Dari Brown, hal 507 :
Tinggi tepi bawah blade dari dasar vessel (Zi / Di) berkisar antara 0,75 - 1,3
Diambil: Zi / Di = 1
Zi = Di = 0.3514 m = 13.833 in

F.6. Menentukan Banyaknya Pengaduk

Dari Brown, hal 507 :
Tinggi cairan maksimum yang terjangkau pengaduk ZL/Di berkisar antara 2,7 - 3,9
Diambil : ZL / Di = 3
ZL = 1.0541 m = 41.500 in
Banyaknya pengaduk (Nt) = hcairan max / ZL = 1.0168
Jadi, pengaduk yg digunakan dlm tangki = 2

G.7. Menentukan Jarak Impeler Ke 2

Berdasarkan Wallas, Gbr 10.1, hal 288
Jarak antara impeller 1 dengan impeller 2 adalah :
∆H = h cairan max / 2 = 0.5359 m
Jarak impeller 2 dari dasar tangki (Zi') adalah :
Zi' = Zi + ∆H = 0.8873 m = 34.932 in

F.7. Menentukan Daya Pengadukan

F.7.1. Bilangan Reynold (Re)
Berdasarkan Brown, hal 506 : NRE = n x (Di)2 x r / m
Dimana: m camp = 0.0009119 kg/m det
Maka :
NRE = 101,405.12 n …………….( 1 )
(Berdasarkan fig. 477, Brown, hal 507) untuk jenis pengaduk curved blade turbine dengan NRE = 101,405.12
Maka harga n diperoleh dengan trial & error menggunakan fig 477 garis No. 3, maka didapat Np = 4,8

F.7.2. Menentukan Power Number (Np)

Berdasarkan Brown, hal 506 : NP = (P x gc) / (r x n3 x Di5)
Dengan :
 Volume cairan = 0.6881 m3 = 181.7905 US gallon
P = 0.5 Hp/1000 gallon = 0.0909 Hp = 6.8171 Kg m/det
( Wallas, hal 292, untuk blending mixture)
Dpengaduk = 0.3514 m
r= 749.0000 Kg/m3
gc = 9.8 m/det2
Maka :
NP = (9,2571 x 9,8) / (1.115,5313 x n3 x 0,3355)
= 16.6550 …….. …………( 2 )
n3
Maka : Untuk NP = 4.8
n= 1.5139 rps
= 90.835 rpm

F.7.3. Menentukan Tenaga Pengadukan

Re yang sesungguhnya, dengan harga Np = 4,8 dan n = 95,1351 rpm
NRE = 153,518.52
Karena Re yang diperoleh > 10.000 maka P tidak bergantung terhadap Re
sehingga rumus P adalah :
P = (KT x r x n x Di )/gc
3 5
(Mc Cabe, pers 9-24, hal 245)
Dimana: KT = 4.8 (Mc. Cabe, tabel 9-2, hal 245 untuk curved turbin 6 blade)
P= 6.817 Kg/m.dt
= 0.0897 Hp
Dengan effisiensi motor 80 %, maka P = 0.1121 Hp
Jadi untuk 1 buah impeller dibutuhkan tenaga sebesar = 0.5 Hp
Dan untuk 2 buah impeler dibutuhkan tenaga sebesar = 1.0 Hp
 MIXER - 02
Fungsi : Mencampur campuran biodiesel dan tokoferol rich output dari dekanter 2 - 6
Bentuk :Tangki silinder tegak berpengaduk, beratap dan berdasar lengkung (torispherical)
(flange dan standard dished head)
Fasa : cair
Bahan : Carbon steel SA 53 grade A dilining dengan glass
P design : 1 atm
T design : 30 O C
t operasi : 30 menit

A. Menentukan Volum Tangki (VT)

Densitas campuran = 749.00 Kg/m3 massa masuk = 6184.4365979
Volume umpan = massa/densitas
= 8.2569 m3/jam
Volume cairan (VL) = volume umpan x waktu operasi
= 4.1285 m3
Over design diambil 20%
Jadi VolumeTangki (VT) = 4.95 m3

B. Menentukan Diameter Dalam Tangki (ID) Dan Tinggi Reaktor Mula-mula (H)
Karena cairan solid suspension maka diambil H/D = 1.5
VT = ( 3.14 /4) x D2 x 1.5D = 1.1775 D 3

VT = 4.95 m3
4.95 m3 = 1.1775 D 3
Maka :
ID = 1.614 m 63.558 in
H= 2.422 m 95.337 in

C. Tebal Tangki (ts)

C.1. Tinggi Cairan (hcairan)
VL = 4.13 m3
VL = 1/4 x 3.14 x ID2 x hcairan
h cairan = 2.0180 m

C.2. Tekanan Design

P operasi = 1 atm
P design = Poperasi + P hidrostatik
P hidrostatik = h cairan x r cairan x g
= 14,812.24 Kg/m.dt2 = 14,812.24 N/m2 = 0.1481 bar
= 0.1462 atm
P design = 1.1462 atm = 16.849 psia

C.3. Tebal Dinding Tangki

Berdasarkan persamaan (14.34) Brownell & Young
t= PxD +C
2 ( f . E - 0.6 . P )
Keterangan :
t = tebal tangki (dinding)
P = tekanan design
f = max. allowable stress dari bahan yg digunakan (appendix D, item 1, Brownell & Young)
 max allowable stress untuk SA 53 grade A = 10,200 psia
ID = inside diameter of shell = 1.614 m = 63.558 in
E = Welded - join efficiency
tipe join yg dipilih adalah double - welded butt join
max. effisiensi berdasarkan (tabel 13.2. Brownell & Young) = 0.8
C = faktor korosi, (Tabel 6. Peters, hal 542) = 0.125 in/ 10 tahun

Sehingga : t= 0.1907 in
Dipilih tebal tangki standar (ts) = 0.25 in = (1/4) in (Brownell & Young, tabel 5-7)
= 0.0064 m
C.4. Menentukan Diameter Tangki Sesuai Standar
ID = 63.558 in
ts = 0.25 in
> Diameter luar tangki (OD) :
OD = ID + (2 x ts)
= 64.058 in
Diambil OD standar = 66 in = 1.676 m (Brownell & Young,hal 91)
> Jadi, diameter dalam tangki sesuai standar adalah :
ID = OD - 2 x ts
= 65.500 in
= 1.6637 m

D. Menentukan ukuran head tangki

Bentuk : Torispherical dished head
Alasan : Biasa digunakan untuk tangki vertikal pada tekanan rendah ( 1 - 4 atm) (Bhattacharyya, hal 41)
Bahan : Carbon steel SA 53 grade A dilining glass

D.1. Tebal Head (th)

> Berdasarkan Brownell & Young, Tabel 5-7, untuk OD = 48 in dan ts = 3/16, diperoleh :
icr = 3 in
r= 66 in
icr / r = 0.0455 > dari 6% (memenuhi syarat untuk torispherical head, brownell & Young, hal 88)
> Maka tebal head :
th = P x rc x W + C (Brownell & Young, hal 138)
2f.E - 0,2P
Dimana :
th = tebal head
P = tekanan design
rc = radius of crown = r = 66 in
r1 = inside corner radius = icr = 3 in
W = faktor intensifikasi stress untuk torispherical dished head
E = effisiensi double welded joint = 0.8
f = allowable stress (carbon steel SA 53 grade A) = 10,200 psia
C = faktor korosi = 0.125 in/ 10 tahun
Dengan : Sehingga :
W = 1/4 x ( 3 + √rc/r1 ) th = 0.2560 in
= 1.92 in
> Berdasarkan tabel 5-6, Brownell & Young, hal 88,
maka, tebal head standar (th) = 0.25 in = (1/4) in 0.00635 m

D.2. Tinggi Head Tangki (OA)

> Dari tabel 5-6, Brownell & Young, dimana untuk th = 1/4 in diperoleh sf (straight flange) standar = 1 1/2 - 2
Maka : sf yg dipilih = 2 in
> Dan dari tabel 5-7, untuk th = 1/4 dan OD = 48, maka :
r= 48 in
icr = 3 in
> Untuk menentukan tinggi head digunakan penjelasan sesuai gambar 5.8, Brownell & Young, hal 85 :
a = ID / 2 = 32.7500 in
AB = (ID / 2) - icr = 29.7500 in
BC = r - icr = 45.0000 in
AC = BC2 - AB2 = 33.7630 in
b = r - AC = 14.2370 in
OA = th + b + sf = 16.4870 in 0.419 m

D.3. Volume Head (Vh)

Adapun volume head (Vh) dihitung dengan cara :
> Bagian Lengkung Torispherical head (Vh')
Dianggap icr/r = 6% (tanpa bagian straight flange)
Vh' = 0.000049 x ID3 (pers. 5.11, Brownell & Young, hal 88)
= 13.7696 in3 = 0.00115 ft3

> Bagian straight flange (Vsf)

Volume toripheriscal head bagian straight flange (Vsf) dihitung sebagai bentuk suatu silinder
dengan ketinggian (H) = sf
Vsf = 1/4 x 3.14 x ID2 x sf =
= 6735.6925 in3 = 0.5613 ft3

> Volume Total Head (Vh)

Vh = Vh' + Vsf
= 6749.4621 in3 = 0.5625 ft3 = 0.0171 m3

E. Menentukan Ukuran Tinggi Tangki

E.1. Tinggi Shell (Hshell)
VT = Vshell + Vh
Dimana : VT adalah volume tangki sesungguhnya
Vshell = VT - Vh = 4.9370 m3
V shell = 1/4 x 3.14 x ID2 x Hshell
Hshell = 2.2722 m 89.456 in

E.2. Tinggi Tangki (Ht)

Ht = Hshell + OA = 2.6910 m 105.943 in

F. Perancangan Pengadukan
Jenis : A124 turbin 6 blades
Alasan : - Effektif untuk jangkauan viskositas yang cukup luas
- Biasa digunakan untuk pencampuran larutan

F.1. Menentukan Diameter Pengaduk (Di)

Berdasarkan Brown, hal 507, untuk model A124turbin 6 blades diperoleh :
Dvessel / Di = 3
Diketahui :
Dvessel = ID = 65.500 in 1.6637 m
Di = Dvesse / 3 = 0.5546 m 21.833333 in
 F.2. MenentukanTebal (tb) Dan Lebar (Wb) Blade Pengaduk
Dari Brown, hal.507 :
tb = Di x 1/5 = 0.1109 m 11.0913 cm
Wb = 1/4 x Di = 0.1386 m 5.4583 in

F.3. Lebar Baffle

Jumlah Baffle = 4 buah
Berdasarkan Wallas, hal 287-288 :
Lebar baffle = Dvessel(tangki) / 12 = 0.1386 m

F.4. Menentukan Offset Top Dan Offset Bottom

Wb = 0.1386 m
Di = 0.5546 m
Offset Top = Wb / 6 = 0.0231 m 0.9097 in
Offset Bottom = Di/2 = 0.2773 m 10.916667 in

F.5. Menentukan Jarak Pengaduk dari Dasar Vessel

h cairan = 2.0180 m
h cairan max = Hcairan + OA
= 2.4367 m 95.934 in
Dari Brown, hal 507 :
Tinggi tepi bawah blade dari dasar vessel (Zi / Di) berkisar antara 0,75 - 1,3
Diambil: Zi / Di = 1
Zi = Di = 0.5546 m

F.6. Menentukan Banyaknya Pengaduk

Dari Brown, hal 507 :
Tinggi cairan maksimum yang terjangkau pengaduk ZL/Di berkisar antara 2,7 - 3,9
Diambil : ZL / Di = 3
ZL = 1.6637 m 65.5 in
Banyaknya pengaduk (Nt) = hcairan max / ZL = 1.4646
Jadi, pengaduk yg digunakan dalam tangki = 2

G.7. Menentukan Jarak Impeler Ke 2

Berdasarkan Wallas, Gbr 10.1, hal 288
Jarak antara impeller 1 dengan impeller 2 adalah :
∆H = h cairan max / 2 = 1.2184 m
Jarak impeller 2 dari dasar tangki (Zi') adalah :
Zi' = Zi + ∆H = 1.7729 m

F.7. Menentukan Daya Pengadukan

F.7.1. Bilangan Reynold (Re)
Berdasarkan Brown, hal 506 : NRE = n x (Di)2 x r / m
Dimana: m camp = 0.002192 kg/m det
Maka :
NRE = 105,072.023 n …………….( 1 )
n Berdasarkan fig. 477 Brown, utk jenis pengaduk turbine with 6 flat blade dgn NRE = 105,072.023
Harga n diperoleh dgn trial & error menggunakan fig 477 garis No. 1, didapat Np = 7

F.7.2. Menentukan Power Number (Np)

Berdasarkan Brown, hal 506 : NP = (P x gc) / (r x n3 x Di5)
Dengan :
 Volume cairan = 4.1285 m3 = 1090.7430 US gallon
P = 5 Hp/1000 gallon = 5.4537 Hp = 409.03 Kg m/det
( Wallas, hal 292, untuk liquid-liquid mixture)
Dpengaduk = 0.5546 m
r= 749.0000 Kg/m3
gc = 9.8 m/det2
Maka :
NP = (3,97 x 9,8) / (1.244,7829 x n3 x 0,2473)
= 102.0303 …………( 2 )
n3
Maka, Untuk NP = 7
n= 2.443 rps
= 146.5643 rpm

F.7.3. Menentukan Tenaga Pengadukan

Re yang sesungguhnya, dengan harga Np = 7 dan n = 101,4022 rpm
NRE = 256,663.51
Karena Re yang diperoleh > 10.000 maka P tidak bergantung terhadap Re
sehingga rumus P adalah :
P = (KT x r x n x Di )/gc
3 5
(Mc Cabe, pers 9-24, hal 245)
Dimana: KT = 4.8 (Mc. Cabe, tabel 9-2, hal 245 untuk turbin 6 blade)
P= 280.4768 Kg/m.dt
= 3.6886 Hp
Dengan effisiensi motor 80 %, maka P = 4.6107 Hp
Jadi untuk 1 buah impeller dibutuhkan tenaga sebesar = 1.50 Hp
Dan untuk 2 buah impeler dibutuhkan tenaga sebesar = 3.0 Hp
kg/jam
Bhattacharyya, hal 41)

andar = 1 1/2 - 2 1/2

n