Prarancangan Pabrik Asam Phospat dari Batuan Phospat dan Asam Sulfat Kapasitas 100.000 ton/tahun
POMPA-01 : Memompa air proses dari unit utilitas menuju mixer (M-01) sebanyak 47.099,14 kg/jam Jenis alat : Pompa Sentrifugal Kondisi Operasi : Suhu (T) = 300C Tekanan (P1) = 1 atm Densitas bahan = 999,8 kg/m3 a. Waktu Pengisian = 0,36373 jam = 21,8238 menit Tugas
b. Kapasitas pompa(Q)
47.108,6 liter 21,8238 menit
=
= 2.158,588 liter/menit = 21,17509 m3/jam = 0,0059 m3/s = 9.493,17 gpm = 2,581 ft3/detik Viskositas
= 0,1925 cp = 0,000135 lb/ft s = 0,000193 kg/m s
c. Penentuan Titik Pemompaan Titik 1 (suction) =1m Tinggi suction head (Z1) = 1 atm Titik 2 (discharge) = 16 m Tinggi discharge head (Z2) = 1 m d. Pemilihan Pipa Dari persamaan 16 halaman 496 Peter Timmerhouse ed 3 didapat : 0.45 0,13 Di opt = 3,9 x Q x ρ Dimana : Di opt Q ρ Di opt
= Diameter dalam pipa opt,inch = kecepatan volumetric (ft3/detik) = densitas bahan (lb/ft3) 0.45 0,13 = 3,9 x Q x ρ =
3,9 x 2.581
0.45
x 62,38752
= 10,227 in Dipilih pipa standar (Tabel 11. Kern) IPS = 12 in Sch.no = 30 SKRIPSI
97
0,13
Prarancangan Pabrik Asam Phospat dari Batuan Phospat dan Asam Sulfat Kapasitas 100.000 ton/tahun
e.
OD = 12,75 in = 0,323851 m ID = 12,09 in = 0,30709 m at = 115 in2 = 0,07419 m2 Kecepatan Aliran (V) Q V = at 3
=
0,00588m /detik 0,07419 m2
= 0,07926 m/detik f. Bilangan Reynold (Re) ρ x V x ID ℜ= μ 999,8 ℜ=
kg m x 0,07926 x 0,30709 m 3 detik m 0,000193 kg/ms
Re = 126.089 Dari figure 126, halaman 141 brown didapat ϵ/D Material yang dipilih Commersial steel ϵ
= 0,00012 = 0,00015
Dari figure 125, halaman 140 brown didapat f
= 0.018
SKRIPSI
98
Prarancangan Pabrik Asam Phospat dari Batuan Phospat dan Asam Sulfat Kapasitas 100.000 ton/tahun
g. Menghitung Panjang Ekuivalen (Le) dan Panjang Pipa (L)
Le (ft) jumlah
SKRIPSI
∑Le (ft)
99
Prarancangan Pabrik Asam Phospat dari Batuan Phospat dan Asam Sulfat Kapasitas 100.000 ton/tahun
Sudden Contraction Sudden Englargement Standar Elbow
15 35 70 35 0
Globe valve open Jumlah
1 1 2
15 35 140
1
350 540
Total ∑Le
= 540 ft = 164,592 m Panjang pipa lurus (L) dirancang = 35 m Makas Le + L = 164,592 m + 35 m = 199,592 m h. Menghitung Head Pompa Persamaan Bernoulli, Mc. Cabe 1990 2 2 P1 V1 P2 V2 Z1 Ws.g F .g Z2 .g 2g .g 2g 1. Pressure head dP P2 P1 dP 1.0332 kg / m 2 1.0332kg / m 2 999,8kg / m 3 Hp = 0 m
2. Velocity head 2
2
dV 2 V 2 V1 2g 2g
(0,07929 2 0 2 ) 2 9,8
m s2
Hv = 0,00032 m
3. Static head dZ Hs
= Z2 – Z1 = 16 m- 1 m = 15 m 4. Friction head
hf
SKRIPSI
f ( L Le) V 2 2 g ID
100
m2 s2
Prarancangan Pabrik Asam Phospat dari Batuan Phospat dan Asam Sulfat Kapasitas 100.000 ton/tahun
0,018 (199,592) 0,07926 2 2 9,8 0,30709 Hf = Hf = 0,00375 Sehingga didapatkan Hman = Hp + Hv + Hs + Hf = 0 m + 0,0032 m + 15 m + 0,00375 m = 15.0069 m = 49,2354 ft Dasar Pemilihan jenis pompa a. Viskositas cairan = 0,6948 kg/m.jam, sedangkan batas maksimum
viskositas
pompa
sentrifugal
540
kg/m.jam
(Kupiainen, Seppo)
b. Kapasitas aliran cairan = 9.493,17 gpm , sedangkan kapasitas maksimum pompa sentrifugal = 100.000 gpm
c. Pompa sentrifugal dapat digunakan untuk cairan yang lebih bersih atau kotor
d. Biaya perawatan murah e. Total head = 49,2354 ft, sedangkan head maksimum pompa sentrifuga = 600 ft (Brunet, E. P.)
i. Spesific speed Putaran pompa (n) = 250 rpm
Ns=
Head total
= 49,2354 ft
Debit cairan
= 9.493,17 gpm
n x Q 0,5 Hman0,75
Persamaan 3-11, halaman 194 Ludwig vol.1)
Ns =
250 x 9,493,170,5 49,2354 0,75
Ns
= 1.310,5 rpm
SKRIPSI
101
Prarancangan Pabrik Asam Phospat dari Batuan Phospat dan Asam Sulfat Kapasitas 100.000 ton/tahun
j. Brake Horse Power Debit cairan = 2,581 ft3/s = 21,17509 m3/jam Hman = 49,2354 ft Densitas (ρ) = 62,4155 lb/ft3 Effisiensi = 62 % (Diperoleh dari figure 14-37 Peter ,M.D, dan K.D,Timmerhaus hal.520)
γ
=ρxg = 999,8 kg/m3 x 9,8 m/s2 = 9798,04 kg.m/ m3s = 9.798,04 N/m3 Hman x Q x γ BHP = Effisiensi 3
m N 15,0069 m x 0,0059 x 9.798,04 3 s m 0,62
BHP
=
BHP
= 1.399,235 N m /s = 1.399,235 J/s = 1.399,235 watt
= 1,9024 Hp
BHP = 1,9024 Hp Effisiensi motor = 83 % (Diperoleh dari figure 14.38 Peter Timmerhaus hal 521 )
SKRIPSI
102
Prarancangan Pabrik Asam Phospat dari Batuan Phospat dan Asam Sulfat Kapasitas 100.000 ton/tahun
BHP =
1,9024 0,83
BHP = 2,292 Hp Digunakan daya standar, berdasarkan NEMA, sumber Ludwig = 2,5 Hp k. Mencari Harga NPSH 1. NPSH yang tersedia (NPSHa) NPSHa dapat dihitung dengan persamaan 5-10 Ludwig hal 326 2,31 S + ( Pa−Pvp ) x −hsl NPSHa = spgr Dimana : NPSHa Pa Pvp S Spgr
=NPSH yang tersedia = Tekanan operasi =1,0332 kg f/cm2 = Tekanan uap murni =0,07 kgf /cm2 = 200 cm (Suction head) = 0,001 (spesifik gravity) fdw x (L Le)suction V 2 2.g.ID =
hsl
0,018 (199,592) 0,07926 2 2 9,8 0,30709 = = 0,00375 m= 0,375 cm NPSHa 2,31 hsl spgr
S ( Pa Pvp) x
2,31 0,375 0,001
200 (1,03 0,001) x
= 2576,62 cm = 2,57662 m
SKRIPSI
103
Prarancangan Pabrik Asam Phospat dari Batuan Phospat dan Asam Sulfat Kapasitas 100.000 ton/tahun
2. NPSH yang diperlukan (HsvN) HsvNdihitungdenganpersamaan 2.34 Sularso, hal.46
N 1200
4/5
H svN
Q 2 / 3
Keterangan : N = 250 rpm (kecepatanputaran) Q = 2,158m 3/ menit
N 1200
4/5
H svN
250 1200
4/5
Q 2 / 3
2,158 2 / 3
= 0,17073 m Dari hasil perhitungan diperoleh NPSH yang tersedia (2,58 m) > NPSH yang diperlukan (0,170 m), maka pompa dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi.
SKRIPSI
104
Prarancangan Pabrik Asam Phospat dari Batuan Phospat dan Asam Sulfat Kapasitas 100.000 ton/tahun
Spesifikasi Pompa-01 (P-01) Tugas
= Memompa air proses dari unit utilitas menuju ke mixer-01
Jenis
= Pompa Centrifugal
Tipepompa
= Francis – Screw Field (Fig 3-47;Ludwig 3rded, 1994, vol.1)
Dimensi piap : IPS = 12 in Sch.no = 30 OD = 12,75 in ID = 12,09 in at = 115 in2
SKRIPSI
= 0,323851 m = 0,30709 m = 0,07419 m2
105
Prarancangan Pabrik Asam Phospat dari Batuan Phospat dan Asam Sulfat Kapasitas 100.000 ton/tahun
Pressure head
=0
Velocity head
= 0,0032 m
Static head
= 15 m
Friction head
= 0,00375 m
Total Head
= 1,568 m
Putaranpompa
= 250 rpm
Motor standar
= 2,5Hp
Ns
= 1310,5rpm
NPSH yang tersedia
= 2,58m
NPSH yang diperlukan
= 0,17 m
Bahankonstruksi
= Carbon steel
Jumlah alat
= 2 unit
Dari hasil perhitungan diperoleh NPSH yang tersedia (2,58 m) > NPSH yang
diperlukan (0,17 m), maka pompa dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi.
SKRIPSI
106
