Upload
ridho-fahrozi
View
94
Download
10
Embed Size (px)
Citation preview
Tangki Tertutup Bertekanan pad a Tangki Horizontal
Rancanglah suatu bejana untuk menyimpan bahan baku gas hidrogen (H2).
Volume bejana 4000 L. Direncanakan bejana ini beroperasi pada tekanan 0,5 atm
Penyelesaian
A. Pertimbangan Pemilihan Jenis Tangki dan Tutup Tangki
1) Fungsi menyimpan bahan baku
Pilihan bejana yaitu :
Tangki silinder tegak dengan tutup atas conical dan tutup bawah flat
Tangki silinder horizontal atau tegak dengan tutup kedua ujungnya
Tangki berbentuk bola dengan tekanan > 5 atm
Lokasi yang tersedia untuk bejana relatif cukup luas
Bejana yang di pilih adalah tangki silinder horizontal atau tegak dengan
tutup kedua ujungnya
2) Gas, berbahaya dan mudah terbakar
Pilihan bejana yaitu :
Tangki silinder tegak dengan tutup atas conical dan tutup bawah flat
Tangki silinder horizontal atau tegak dengan tutup kedua ujungnya
3) Suhu kamar dan tekanan 0,5 atm
Pilihan bejana yaitu :
Tangki silinder horizontal atau tegak dengan tutup kedua ujungnya
Berdasarkan pertimbangan tersebut di atas maka bejana yang di pilih
adalah tangki silinder horizontal atau tegak dengan tutup kedua ujungnya
Bahan konstruksi yang cocok adalah SA 283 Grade C dengan f = 12650 psi
(tabel 13.1 Brownell).
B. Perhitungan Kapasitas Tangki
Kapasitas bejana = 4000L
= 4000 L x 1bbl
0,1589873 m3 x 1 m3
1000 L
= 25,1592 bbl
Faktor keamanan 20 %
VT = 1,2 x 25,1592 bbl = 30,191 bbl
Dari Wallas halaman 611, dengan tekanan 0 -250 psig maka ( LD )=3
V = π4
D2 L
4000 dm3 = π4
D2 x 3D
16000 dm3 = 3πD3
D3 = 1698,5138 dm3
D = 11,9313 dm = 3,9144 ft = 46,9728 in
L = 3D = 3 (3,9144 ft) = 11,7432 ft = 140,9184 in
C. Perhitungan Tebal Shell
Pdesain = Poperasi + 10 % x Poperasi
= 0,5 atm + 10 % x 0,5 atm
= 0,5 atm + 0,05 atm
= 0,55 atm
= 80,85 Psi
E = 0,8
ts = P r
S E−0,6 P+C
= 80,85 X 23,4864
12650 X 0,8−0,6 x 80,85+0,125
= 0,3135 in
Dipilih ts = 38
Pmax = S E t s
r+0,6 t s
= 12650 x 0,8 x0,3135
23,4864+0,6 x 0,3135
= 134,01 Psi
Pmax > Pdesain, maka bejana dapat digunakan.
D. Perhitungan Tebal Head
th = 0,885 P rSE−0,1 P
+ 0,125
= 0,885 x 80,85 x 23,486412650 x 0,8−0,1 x 80,85
+0,125
= 0,166 in
Dipilih th = 3
16
E. Perhitungan Tebal Tutup OA
OD = ID + 2ts
= 46,9728 + 2(0,3135)
= 47,5998 in
OD dipilih = 48
icr = 3
r = 48
AB = ID2
- icr
= ( 46,97282 ) - 3
= 20,4864 in
BC = r – icr
= 48 – 3
= 45 in
AC = √BC 2+ AB2
= √452+(20,48642)
= 40,066 in
b = r – AC
= 48 – 40,066
= 7,934 in
th = 0,166 in
sf = 1,5
OA = th + b + sf
= 0,166 in + 7,934 in + 1,5 in
= 9,6 in
F. Tebal Flat Bottom
Tebal flat bottom, th flat sama dengan tebal shell, ts yaitu = 0,3135 in
G. Panjang total tangki
T = 2OA + L
= 2 x 9,6 in + 140,91684 in
= 159,384 in
Tangki Tertutup
Rancanglah sebuah bejana untuk menyimpan methanol pada pabrik biodiesel.
Direncanakan bejana ini beroperasi pada suhu 30 C dan tekanan 1 bar. Laju aliran
methanol yaitu 19575,033 kg/jam
A. Data Perhitungan:
Tekanan, P : 1 bar = 14,5038 psi
Temperatur penyimpanan, T : 30oC = 298,15 K
Waktu penyimpanan, t : 1 hari = 24 jam
Densitas MeOH, ρ : 886,030 kg
m3 = 55,313 lb
ft3
Laju aliran massa, F : 19575,033 kgjam
B. Pertimbangan Pemilihan Jenis Tangki dan Tutup Tangki
1) Fungsi : penyimpanan bahan baku
Pilihan bejana :
Tangki silinder dengan tutup atas Torisphericaldan tutup bawah
Flat (datar)
Tangki silinder dengan tutup atas Flanged Standart Dished Headdan
tutup bawah Flat (datar)
Tangki silinder horizontal atau tegak dengan tutup pada kedua
ujungnya
2) Sifat fluida : cair dan mudah menguap
Pilihan bejana :
Tangki silinder dengan tutup atas Torisphericaldan tutup bawah Flat
(datar)
Tangki silinder dengan tutup atas Flanged Standart Dished Headdan
tutup bawah Flat (datar)
3) Temperatur ruang dan tekanan atmosfer
Pilihan bejana :
Tangki silinder dengan tutup atas Torispherical dan tutup bawah Flat
(datar)
Tangki silinder dengan tutup atas Flanged Standart Dished Headdan
tutup bawah Flat (datar)
Berdasarkan pertimbangan di atas maka bejana yang paling cocok
digunakan adalah tangki silinder dengan tutup atas Torispherical dan
tutup bawah Flat (datar)
4) Methanol adalah produk petrokimia, bahan konstruksi yang cocok
adalah SA 283 Grade C dan SA 283 Grade D, berdasarkan nilai f pada
tabel 3.1 (Brownell & Young), maka dipilih SA 283 Grade C karena
harganya yang lebih murah.
C. Perhitungan Kapasitas Tangki
Volume liquid= Fρ
x t
Volume liquid= 19575,033
kgjam
886,030kg
m3
x 24 jam = 530,23m3 = 18724,9 ft3
Faktor keamanan 20%, maka kapasitas tangki :
VL=1,2 x 530,23 m3 = 636,276 m3
D. Perhitungan Dimensi Tangki
Volume Silinder, Vs
H=4V
D2 π(Persamaan 3.1 Brownell∧Young)
Maka V,
V=HD2 π
4
Asumsi : H = 3D, maka
V=3D.D2 π
4
V=2,335D3
Volume Head, Vc
V= π4
D3
V=0,785 D 3
Volume Tangki , Vt
Volume Tangki , Vt = Volume Silinder, Vs + Volume Head, Vc
636,276 = 2,335 D3+0,785 D3
636,276 m3=3,140 D3
D3=636,276 m3
3,140=202,635 m3
D=5,87 m=19,2585 ft=231,1024∈¿
R=D2
=5,87 m2
=2,935 m=9,62927 ft=115,5512∈¿
H = 3D = 3 x 5,87 m = 17,61 m = 57,7756 ft = 693,307 in
E. Perhitungan Tebal Shell, ts
Volume liquid dalam tangki, VL = π4
D2 HL
Tinggi liquid dalam tangki , HL=4 V L
π D2
Tinggi liquid dalam tangki , HL=4 x 530,23 m3
3,14 x5,872m2 =19,6028 m=64,3136 ft
Tekanan desain = Tekanan hidrostatik + Tekanan operasi
Tekanan desain, P = ρ (ggc)HL+14,7 Psi
Tekanan desain, P =
55,313 lbm/ ft3(32,1740 ft /s2
32,1740 lbm.ft / lbf.s2 )69,008 ft
144 +14,5038 Psi
=41,011 Psi
t s=P R,
SE−0,6 P+C A
Tekanan desain, P = 41,011 Psi
Jari-jari Shell, R = 115,5512 in
Tegangan yang diizinkan, S = 12650 Psi (untuk SA 283 Grade C)
(Tabel 13.1 Brownell)
Welded Butt-Joint Efficiency, E = 0,80 (Tabel 13.2 Brownell)
Faktor korosi, CA = 0,125 in
t s=41,011 Psi x115,5512∈ ¿12650 Psi x 0,80−0,6 x 41,011 Psi
+0,125∈¿0,594∈¿¿
dipilih tebal shell, ts = 0,75 in (Tabel 5.7 Brownell & Young)
untuk mengetahui apakah tebal shell yang dirancang dapat dipakai atau
tidak, maka Pmax> Pperancangan
Pmax=SE ts
R+0,6 t s
Pmax=12650 Psi x 0,8 x 0,75∈ ¿115,5512∈+0,6 x0,75∈¿=65,43 Psi ¿
¿
Pmax> 41,011 Psi, maka desain dapat digunakan.
F. Perhitungan Tebal Head, th
Jenis tutup yang dipilih : Torispherical
t h=0,885 PRSE−0,1 P
+C A(Tabel 18.3 , Wallas)
Tekanan desain, P = 41,011 Psi
Jari-jari Shell, R = 115,5512 in
Tegangan yang diizinkan, S = 12650 Psi (untuk SA 283 Grade C) (Tabel 13.1
Brownell)
Welded Butt-Joint Efficiency, E = 0,80 (Tabel 13.2 Brownell)
Faktor korosi, CA = 0,125 in
t h=0,885 x 41,011 Psi x115,5512∈ ¿12650 Psi x 0,80−0,1 x 41,011 Psi
+0,125∈¿0,539∈¿¿
dipilih tebal head, th = 0,75 in (Tabel 5.6 Brownell & Young)
G. Perhitungan Tebal Tutup, OA
Outside diameter, OD = ID + 2ts
OD = 231,1024in + 2 x 0,75 in = 232,6024 in
dipilih OD = 240 in (Tabel 5.7 Brownell & Young)
r = 180 (Tabel 5.7 Brownell & Young)
icr = 14,4375 (Tabel 5.7 Brownell & Young)
AB = r – icr = 115,5512 in – 14,438 in = 101,1137 in
BC = r – icr = 180 in – 14,4375 in = 165,5625 in
AC=√BC2 - AB2=√165,56252 -101,11372= 131,099 in
b = r – AC = 180 in – 131,099 in = 48,901 in
th = 0,75 in
sf = 1,5 in (Tabel 5.6 Brownell & Young)
OA = th + b + sf
OA = 0,75 in + 48,901 in + 1,5 in = 51,151 in
H. Tebal Flat Bottom
Tebal flat bottom, th flat disamakan dengan tebal shell, ts yaitu = 0,75 in
I. Tinggi Total Tangki
T = H + th flat + OA
T = 693,307 in + 0,75 in + 51,151 in
= 745,208 in = 18,9283 m = 62,1007ft
Tangki Terbuka
Rancanglah suatu bejana untuk menampung air pada pabrik plastisizer selama 1
hari. Laju alir massa air adalah 3345,358 kg/jam. Direncanakan bejana ini
beroperasi pada suhu 30 oC dan tekanan 1 atm.
Penyelesaian :
A. Dasar pemilihan tangki
1) Fungsi : penyimpanan bahan baku
Pilihan bejana :
Tangki silinder dengan tutup atas Torisphericaldan tutup bawah Flat
(datar)
Tangki silinder horizontal atau tegak dengan tutup pada kedua
ujungnya
Tangki silinder tegak terbuka dengan tutup bawah datar
2) Sifat fluida : cair
Pilihan bejana :
Tangki silinder dengan tutup atas Torisphericaldan tutup bawah Flat
(datar)
Tangki silinder terbuka dengan tutup bawah Flat (datar)
Berdasarkan pertimbangan diatas, maka dipilih tangki silinder terbuka dengan
tutup bawah flat (datar). Bahan konstruksi yang cocok adalah SA 283 grade
A.
B. Perhitungan Kapasitas Tangki
VL = Fρ
x t
= 3345,358 kg/ jam
1000 kg /m3.24 jam
= 80,2886 m3
Faktor keamanan 20%
Vt = 1,2 x 80,2886 m3
= 96,3463 m3 = 605,999 bbl
C. Perhitungan Dimensi Tangki
Dari Appendix E item 1
Kapasitas tangki = 670 bbl
Diameter tangki, D = 20 ft = 240 in
Tinggi tangki, H = 12 ft = 144 in
Pdesain = Poperasi + 10% Poperasi
= 14,7 psi + 0,1 . 14,7 Psi
= 16,17 psi
D. Tebal Shell
ts = P r
S E−0,6 P + C
= 16,17 x120
10350 x 0,8−0,6 x16,17+0,125
= 0,3596 in
E. Pmax
Pmax = S E t s
r−0,6 t s
= 10350 x 0,8 x0,3596120−0,6 x0,3596
= 24,857 Psi
Pmax > Pdesign, maka bejana bisa digunakan
F. Tebal Flat Bottom
Tebal flat bottom, th flat disamakan dengan tebal shell ts yaitu 0,3596.
G. Tinggi tangki
Tinggi tangki = tinggi silinder + tebal flat
= 144 +0,3596
= 144,3596 in
Tangki Tertutup Bertekanan
Rancanglah sebuah bejana yang digunakan untuk menyimpan propylene selama 1
hari, pada suhu 30 oC dan tekanan operasi 15 bar. Laju alir massa adalah 604,2919
Kg/jam.
A. Data Perhitungan:
Temperatur penyimpanan, T : 30oC = 298,15 K
T > temperature penyimpanan, maka Propylene berada dalam fasa
cair, jadi tekanan operasi yang dipilih 15 bar.
Tekanan, P : 15 bar = 217,557 psi
Waktu penyimpanan, t : 1 hari = 24 jam
Densitas, ρ : 764,151 Kg/m3 = 47,704 lb/ft3
Laju aliran massa, F : 604,2919 Kg/jam
Jumlah tangki : 1 buah
B. Pertimbangan Pemilihan Jenis Tangki dan Tutup Tangki
1) Fungsi : penyimpanan produk
Pilihan bejana :
Tangki silinder dengan tutup atas Torispherical dan tutup
bawah Flat (datar)
2) Sifat fluida : cair dan mudah menguap
3) Temperatur ruang dan tekanan tinggi
4) Propylene adalah produk petrokimia, bahan konstruksi yang cocok
adalah SA 283 Grade C dan SA 283 Grade D, berdasarkan nilai f pada
tabel 3.1 (Brownell & Young), maka dipilih SA 283 Grade C karena
harganya yang lebih murah.
C. Perhitungan Kapasitas Tangki
Volume liquid= Fρ
x t
Volume liquid= 604,2919 Kg / jam
764,151 Kg /m3x 24 jam = 18,97924 m3 = 670,214 ft3
Faktor keamanan 20%, maka kapasitas tangki :
VL =1,2 x 18,97924 m3 = 22,77509 m3 = 804,2567 ft3 = 143,251 bbl
Dari APP E1, maka didapat : D = 10 ft = 120 in
r = 60 in
H = 12 ft = 144 in
D. Perhitungan Dimensi Tangki
Volume Silinder, Vs
H=4V
D2 π(Persamaan 3.1 Brownell∧Young)
Maka V,
V s =HD2 π
4
V s =12 ft x ( 10 ft)2 x 3,14
4
V s = 942 ft3
Volume Head, Vh
Vh=0,000049 D3
Vh=0,000049¿
Vh=0,049 ft3
Volume Tangki , Vt
Volume Tangki , Vt = Volume Silinder, Vs + Volume Head, Vh
Vt = 942 ft3+0,049 ft3
Vt = 942 ,049 ft3
E. Perhitungan Tebal Shell, ts
Volume liquid dalam tangki, VL = π4
D2HL
Tinggi liquid dalam tangki , HL=4 V L
π D2
Tinggi liquid dalam tangki , HL=4 x 804,2567 ft3
3,14 x102 ft2 =10,24531 ft
Tekanan desain = Tekanan hidrostatik + Tekanan operasi
Tekanan desain, P=ρ( ggc
)H L+217,557 Psi
Tekanan desain,
P=47,704
lbmft3 ( 32,1740 ft /s2
32,1740 lbm . ft / lbf . s2 )10,24531 ft
144+217,557 Psi
¿220,951 Psi
t s=P R,
SE−0,6 P+C A
Tekanan desain, P = 220,951 Psi
Jari-jari Shell, R = 60 in
Tegangan yang diizinkan, S = 12650 Psi (untuk SA 283 Grade C)
(Tabel 13.1 Brownell)
Welded Butt-Joint Efficiency, E = 0,80 (Tabel 13.2 Brownell)
Faktor korosi, CA = 0,125 in
t s=220,951 Psi x 60∈ ¿12650 Psi x 0,80−0,6 x 220,951 Psi
+0,125∈¿1,452∈¿¿
dipilih tebal shell, ts = 1,5 in (Tabel 5.7 Brownell & Young)
untuk mengetahui apakah tebal shell yang dirancang dapat dipakai atau
tidak, maka Pmax > Pperancangan
Pmax=SE ts
R+0,6 ts
Pmax=12650 Psi x 0,8 x 1,452∈ ¿60∈+0,6 x 1,452∈¿=245,836 Psi¿
¿
Pmax > 220,951 Psi, maka desain dapat digunakan.
F. Perhitungan Tebal Head, th
Jenis tutup yang dipilih : Flanged Standart Dished Head
t h=0,885 PRSE−0,1 P
+C A(Tabel 18.3 , Wallas)
Tekanan desain, P = 220,951Psi
Jari-jari Shell, R = 60in
Tegangan yang diizinkan, S = 12650 Psi (untuk SA 283 Grade C)
(Tabel 13.1 Brownell)
Welded Butt-Joint Efficiency, E = 0,80 (Tabel 13.2 Brownell)
Faktor korosi, CA = 0,125 in
t h=0,885 x220,951 Psi x 60∈ ¿12650 Psi x 0,80−0,1 x 220,951 Psi
+0,125∈¿1,2868∈¿¿
dipilih tebal head, th = 1,375 in (Tabel 5.6 Brownell & Young)
G. Perhitungan Tebal Tutup, OA
Outside diameter, OD = ID + 2ts
OD = 120 in + 2 x 1,452 in = 122,904 in
dipilih OD = 126 in (Tabel 5.7 Brownell & Young)
r = 114 (Tabel 5.7 Brownell & Young)
icr = 7,625 (Tabel 5.7 Brownell & Young)
AB = r – icr = 60 in – 7,625 in = 52,375 in
BC = r – icr = 114 in – 7,625 in = 106,375 in
AC=√BC2 - AB2=√106,3752 -52,3752=92,5878 in
b = r – AC = 114 in – 92,5878 in = 21,4122 in
th = 1,2868 in
sf = 1,5 in (Tabel 5.6 Brownell & Young)
OA = th + b + sf
OA = 1,2868 in + 21,4122 in + 1,5 in = 24,199 in
H. Tebal Flat Bottom
Tebal flat bottom, th flat disamakan dengan tebal shell, ts yaitu = 1,452 in
I. Tinggi Total Tangki
T = H + th flat + OA
T = 144 in + 1,452in + 24,199 in = 169,651 in