Contoh Perhitungan Untuk Mendesain Thickeners

A Thickeners Silinder vertical head terbuka dan bagian bawah toriconical

Fungsi : Untuk mengendapkan padatan yang terdapat dalam campuran

Bentuk : Silinder vertical head terbuka dan bagian bawah toriconical

Bahan : Carbon steel

Data- data design :

P : 1 atm

T : 30 0C

Laju alir, Wf : 30.205,8373 kg/hr

Densitas Campuran , ρf : 1.511,3599 kg/m3

Jumlah Padatan dalam umpan: 26.865,9467 kg/jam

Densitas Padatan , ρs : 1.515,8876 kg/m3

Jumlah Liquid dalam umpan : 3.339,8906 kg/jam

Densitas Liquid, ρl : 1.475,9343 kg/m3

Faktor Keamanan : 10 %

1. Kapasitas Thickners

Vt = Wbρb

x t

= 30.205,8373 kg/ jam

1511,3559 kg /m 3 x 1 jam

= 19, 9859 m3

Kapsitas Thickeners = (100% + 10 %) x vt

= (1,1) x 19, 9859 m3

= 21,9845 m3

2. Volumetric flowrate underflow , Qu

Qu = Wuρu

Dimana : Wu = laju alir masa underflow = 3.252,3148 kg/jam

ρu = densitas underflow = 1.468,1851 kg/m3

Qu=3.252,3148 kg / jam1.468,1851 kg /m3

¿2 ,2152m 3/ jam

¿0 ,0006 m3 /detik

1. Kecepatan pengendapan

Vm =( ρz−ρl ) x g x Dp

18 x μ x R

Dimana :

Vm = Kecepatan terminal

Dp = Diameter partikel = 0,03556 cm = 0,00296 ft

R = Faktor koreksi = 0,5333 (Data dari Foust, hal. 615, Fig. 22.3)

μ = Viscositas umpan = 3,1293cp

Jadi, Vm =(1.511,3559−1.475,9343 ) x 9,8 x0,000356

18 x 3,1293 x 0,5333

= 1,17 x 10-3m/s

2. Luas tangki pengendap

( LS )umpan=

30.205,8373−26865,946726.865,9467

= 0,1243

( LS )sludge =

26.953,5225−26865,946726.865,9467

=0,0033

A= Q [( L

S )umpan−( LS )sludge]

ρumpan×Vm

A= 8,39225

kgs

×(0,1243−0,0033)

1511,3559kgjam

×0,0001m /s

A= 7,9223 m2

3. Diameter Thickener

A = π4

× D2

D =√ 4 Aπ

D = 3,1768 m

= 10,4226 ft

7. Volume tutup bagian bawah

Tinggi conical : h = D

2 tan α

h= 0,98906 m = 3,2173 ft

Volume tutp bawah :

V = 13

(π4

x D2 h)

V = 91,4507 ft3 = 2,5996 m3

8. Menentukan tinggi tickners, Ht

Volume Toriconcal = (π4

x D2 t) + Volume tutup bawah

= ( 3,14

4 x 3.1768 x 0.0508 ) m3 + 2.5796 m3

= 2.992 m3

Volume thickners = volume silinder + volume toriconical

Volume silinder = (21,9845- 2.992 ) m3

= 18,9925 m3

= 670,7125 ft3

Hs =( 4 x 18.9925)/(3,14 x 3,17682)

= 2,3973

Ht = Hs +h

=3.378 m

9. tebal dinding thickeners , t

Tinggi slurry dalam thicners = (volumeumpanvolume t h anki

x Ht )

=19,9859 m321,9845 m3

x 3,378 m

= 3,0709 m

P hidrostatik

P hidrrostatik = ρgh

=1.511,3559 kg/m3 x9.8 m/s2 x 3,0709 m

= 45,4838 kpa

= 6,5969 psi

Factor keamanan = 10%

P desain = (100 % + 10 % ) x( Phidrastatik + Poperasi )

=1,1 (6,5969 psi + 14,696 psi)

=23,221 psi

Tebal dinding silinder

T =¿) + C

Dimana P= tekanan desain =23,221 psi

D = diameter Vessel = 410, 3359 in

ri = jari-jari vessel= 205,1617 in

S= working stress allowable = 13.700 psi (tabel 4 , peter hal 538)

E= joint efisiensi = 0,85 (tabel 4 , peter hal 538)

C= korosi maksimum = 0.125 in (tabel 6 , peter hal 542)

Maka :t= 0,5382 in

t = 0.01367 m

= 1.3669 cm

Tebal tutup bawah

T = =¿) + C

Maka :

t= 0.9108 in

= 0.0231 m

= 2,3135 cm

10 outside diameter, OD

OD = D+ 2t

=3,1768 m + (2 x 0,01367)

= 3,2041

THICKENER

Fungsi : Untuk mengendapkan slurry yang mengandung CaCO3

Tipe : Tanki silinder dengan alas kerucut dan atap ellipsoidal

Bahan Konstruksi : Carbon Steel

Gambar :

Data-data :

Laju alir massa : 26629,875 kg/jam

Ρ camp : 1189,581 kg/m3

Temperatur : 30 oC

Tekanan : 1 atm

Waktu mengendap : 45 menit = 0,75 jam

Ρslurry : 2884,174 kg/m3

Viskositas, μ : 0,7 cp = 7 x 10-4 pas

Perhitungan :

Unit area = 2,5 m3 day/ton ……………(Perry, tabel 14.8, P : 14-64)

= 0,06 m3 hr/kg

Over flowrate :

= (3,7 m3/m3 hr)x(0,06 m3 hr/kg)x(26629,875 kg/hr)x(0,75 hr)

= 4,434 m3

Faktor keamanan = 15 % ……….(Peter, tabel. 6, P : 36)

Over flowrate = (1 + 0,15) x 4,434 m3

= 5,099 m3

Maka, volume tanki = 5,099 m3

Diameter tanki, Dt

Vt = Vs + Vkerucut + Ve

= Π / 4 D2 Hs + Π / 12 D2 HK + Π / 24D3 H1

= 0,033 D3

Dimana :

HS = 1/3 Dt

HK = 1/6 Dt

HI = ¼ Dt

Vt = 0,033 D3

D = (Vt / 0,033)0,3

D = (5,099 / 0,033)0,3

D = 4,536 m

Tinggi Thickener, Ht

Ht = HS + HK + HI

= 1/3(4,536) + 1/6(4,536) + ¼ (4,536)

= 3,402 m

= 3,4 m

Settling Velocity, Vs

Diameter partikel Dp = 4 x 10-4 cm = 4 x 10-6 m

Vs = g x Dp2 x (ρs – ρc)

18 x μ

= (9,8m/s2)x(4x10-6m)2x(2884,174kg/m3–1189,581 kg/m3)

18 x (7 x 10-4 Pas)

= 5,272 m/s

Diameter rake arm, Dr

Dr = ¾ Dt

= ¾ (4,536)

= 3,402 m

Panjang Blades, I

I = 1/8 Dr

= 1/8 (3,402 m)

= 0,425 m

Tenaga Putaran, Ta

Berdasarkan literatur Perry, P : 19 – 65, untuk diameter 60 m maka Ta = 1,0 MN.m =

100 Nm = 16 Hp

- Ta untuk Dt = 4,536

= 4,536 m

60 m x 16 Hp

= 1,209 Hp

Efesiensi motor = 80 %

Ta = 1,209 Hp

0,8

= 1,51 Hp = 2 Hp

Maka, dipakai motor dengan kapasitas 2 Hp

Tebal Dinding Tanki

t = P x r

(2x S x E ) – (0,2 x P) + C …………(Peter, tabel 4, hal : 570)

Dimana :

P = Tekanan desain = 14,7 Psi

r = radius tanki = 59,449 in m

S = Working stres allowable = 13700 Psi (Peter, tabel 4, hal : 571)

E = Welding join effeciency = 0,85 (Peter, tabel 4, hal : 571)

C = Tebal korosi yang dizinkan = 0,12 in (Coulson VI, P : 640)

Maka diperoleh

t = ¿¿ + 0,12 in

t = 0,158 in

t = 0,004 m

t = 0,4 cm

Diameter Luar Tanki

OD = 2 t + D

= 2 (0,004) + 4,536

= 4,544 m