reaktor

 

= (20,5 + 1,5 + 5/16) in

      = 22,3 in

Jadi tinggi head = 22,3 in = 0,56 m

Menentukan volume cairan didalam head

Volume head (tanpa bagian sf), dihitung menggunakan persamaan 5.11, halaman 88, Brownell and Young, 1959.

V_{head,tanpa sf} = 0,000049 x (ID)³

Dengan :

VH            = Volume head (ft³)

ID              = diameter dalam, in

V_{head,tanpa sf} = 0,000049 x (ID)³

= 0,000049 x (119,5)³

                  = 83 ft³ = 2,25 m³

Vsf            =

                   =

                  = 16.814 in³ = 0,27 m³

V_Head = V_{Head, tanpa Sf} + V_Sf

V_Head = 2,25m³ + 0,27 m³ = 2,52 m³

Menentukan volume cairan didalam shell

V_shell          = V_cairan – V_Head

= 20,9 m³ - 2,52 m³

= 18,38 m³

Menentukan tinggi Cairan dalam Shell

V_shell          =

H_shell,cairan  =  

H_shell,cairan   =

                  = 2,63 m

Menentukan tinggi cairan didalam Head

H_Head,cairan  = b + sf

                  = 20,5 in + 1,5 in

                  = 22 in = 0,55 m

Menentukan tinggi total cairan didalam reaktor (H_cairan)

H_cairan           = H_Shell,cairan + H_Head,cairan

                  = 2,63 m + 0,55 m

                  = 2,78 m

Tinggi total reaktor (H_Reaktor)

H_reaktor       = H_shell + 2 x H_head

                        = 3 m + 2 (0,56 m)

                  = 4,12 m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.    Dimensi dan Daya Pengaduk

Perhitungan untuk pengaduk dihitung setiap reaktor, sedangkan untuk ukuran diameter, tinggi, dan tebal reaktor 2 sama dengan reaktor 1 karena V₁=V₂.

Reaktor 1

a.    Jenis Pengaduk

Pengaduk yang akan digunakan, dipilih berdasarkan viskositas fluida yang diaduk.

Pada T = 373 K

Tabel 6. Data Viskositas Komponen di Reaktor 1

Komponen	F (kg/jam)	Fraksi massa	µ [ cP ]	Fraksi x µ [ cP ]
C6H5CH5CL	8.530,2218	0,4569	0,429279	0,1961
NaCN	3.302,593	0,1769	42,00485	7,4314
C6H5CH5CN	75,7575	0,0040	0,443291	0,0017
NaCl	0	0	88,86127	0
H2O	6724,998	0,3602	0,279114	0,1005
Total	18.667,2709	1		7,8948

 

Gambar 2. Tipe Impeller berdasarkan Viskositas

 

Untuk viskositas campuran 7,89 cP, jenis pengaduk yang dipilih adalah Propeller dan Flat Blade Turbine. (Fig 8.1, Rase, H.F, vol.1).

Untuk impeller reaktor, dipilih berdasarkan Smith J.M, Unit Operations, Mc Graw Hill, New York, Edisi V halaman 242.                                                                                                                              

Diameter pengaduk                                                      

Da          =  Dt                          L: lebar blade [m]      

L            = Da                          Da: Diameter pengaduk [m]  

J             = Dt                         Dt: Diameter dalam reaktor [m]        

E            =  Dt                          W: Tinggi blade [m]              

W           = Da                          J: Lebar buffle [m]                 

H            = 1,5 Dt                       H: Tinggi shell [m]                

S            = Da                         S : Panjang blade dari pusat putaran [m]                                                           E: Jarak pengaduk dari dasar reaktor [m]

Dt = 2,98 m

Da = m

L =

J =

E = m

W =  m

H =

S = 0,123 m

 

b.    Jumlah Pengaduk

Jumlah Pengaduk          =            

Dimana,

WELH   = water equivalent liguid high = ZL.sg

ID          = diameter dalam reaktor

sg           = specific gravity

Z_L              = tinggi cairan dalam shell = meter                    

Sg          =

WELH   = ZL.sg = x  = 2,87 m

Jumlah Pengaduk = ≈ 1 buah pengaduk            

 

c.       Kecepatan Pengaduk

Perhitungan Kecepatan Pengaduk Dipilih berdasarkan, Rase, H.F., dan J.R., Holmes, Chemical Reactor Design for Process Plants, Willey and Son, New York, 1977, vol.1, halaman 366. Kecepatan putar berkisar antara 500 ft/menit sampai 700 ft/menit, dengan tipe pengaduk propeller dan flat blade turbine impeller dengan 6 flat blade.   

            Dipilih: 500 ft/menit

            N = 500 ft/menit x [0,3048 m/ft] = 152,4 m/menit

            N =  = 0,82 rps

            Dari Wallas, halaman 288 untuk kecepatan pengaduk standar:

 

 

 

   Sehingga, digunakan kecepatan pengadukan 56 rpm = 0,93rps        

d.      Menghitung bilangan Reynold             

    

Dimana,

ρ          = densitas campuran                           =  kg/m³

N         = kecepatan pengadukan (rpm)           = 0,93 rps

Da       = diameter impeller                             =  m

µ          = viskositas campuran                         = 7,89 Cp

= 0,0076 kg/m.s

            Maka:

Dari gambar 8.8 (Rase, 1957), untuk six blade turbine dengan NRe > 10⁶, maka nilai Np = 5,5

 

e.       Menghitung Tenaga Pengaduk

Dihitung dengan persamaan:    

Po = Np x ρ x N³ x Da⁵                                    

(Mc Cabe hal 253 pers 9.20)

Keterangan:

Po          = Daya penggerak (watt)

Np          = Bilangan daya 

ρ             = Rapat massa fluida yang diaduk (kg/m³)

N            = Kecepatan pengaduk (s^-1)

Di           = Diameter pengaduk (m)

 

Maka:

Pa

      =

 

 

Efisiensi motor pengaduk, diperoleh dari tabel 3.1 Towler, halaman 111:

Size (kW)	Efisiensi (%)
5	80
15	85
75	90
200	92
750	95
>4000	97

 

 

Diperoleh effisiensi = 80%, maka daya penggerak motor pengaduk yang diperlukan:

Daya      =  = 7,37 HP

 

Digunakan motor pengaduk standar, diperoleh dari Ludwig, E.F., Applied Process design for Chemical and Petrochemical Plants, Gulf, Publishing, Co. Houston, Texas, 2001, edisi 3, halaman 628:

Sehingga, dipilih motor pengaduk standar yaitu 7 1/2 HP.

Reaktor 2

a.       Jenis Pengaduk

Pengaduk yang akan digunakan, dipilih berdasarkan viskositas fluida yang diaduk.

Pada T   = 373 K

Tabel 7. Data Viskositas Komponen di Reaktor 2

Komponen	F (kg/jam)	Fraksi massa	µ [ cP ]	Fraksi x µ [ cP ]
C6H5CH5CL	1880,068	0,0891	0,4292	0,0382
NaCN	727,894	0,0345	42,004	1,4496
C6H5CH5CN	6230,489	0,2953	0,4432	0,1309
NaCl	3070,288	0,1455	88,8612	12,9351
H2O	6723,549	0,3187	0,2791	0,0889
Total	18.667,27	1		16,6

 

 

Gambar 3. Tipe Impeller berdasarkan Viskositas

 

Untuk viskositas campuran 16,6 cP, jenis pengaduk yang dipilih adalah Propeller dan Flat Blade Turbine. (Fig 8.1, Rase, H.F, vol.1).

 

Untuk impeller reaktor, dipilih berdasarkan Smith J.M, Unit Operations, Mc Graw Hill, New York, Edisi V halaman 242.                                                                                                                           

Diameter pengaduk                                                                              

Da          =  Dt                          L: lebar blade [m]      

L            = Da                          Da: Diameter pengaduk [m]  

J             = Dt                         Dt: Diameter dalam reaktor [m]        

E            =  Dt                          W: Tinggi blade [m]              

W           = Da                          J: Lebar buffle [m]                 

H            = 1,5 Dt                       H: Tinggi shell [m]                

S            = Da                         S : Panjang blade dari pusat putaran [m]                                                          E: Jarak pengaduk dari dasar reaktor [m]

Dt = 2,98 m

Da = m

L =

J =

E = m

W =  m

H =

S = 0,123 m

 

a.    Jumlah Pengaduk

Jumlah Pengaduk          =            

Dimana,

WELH   = water equivalent liguid high = ZL.sg

ID          = diameter dalam reaktor

sg           = specific gravity

Z_L              = tinggi cairan dalam shell = meter                    

Sg          =

WELH   = ZL.sg = x  = 2,87 m

Jumlah Pengaduk = ≈ 1 buah pengaduk

b.    Kecepatan Pengaduk

Perhitungan Kecepatan Pengaduk Dipilih berdasarkan, Rase, H.F., dan J.R., Holmes, Chemical Reactor Design for Process Plants, Willey and Son, New York, 1977, vol.1, halaman 366. Kecepatan putar berkisar antara 500 ft/menit sampai 700 ft/menit, dengan tipe pengaduk propeller dan flat blade turbine impeller dengan 6 flate blade.

   Dipilih: 500 ft/menit

   N = 500 ft/menit x [0,3048 m/ft] = 152,4 m/menit

   N =  = 0,82 rps

   Dari Wallas, halaman 288 untuk kecepatan pengaduk standar:

 

 

 

 

   Sehingga, digunakan kecepatan pengadukan 56 rpm = 0,93rps

 

c.       Menghitung bilangan Reynold             

    

Dimana,

ρ          = densitas campuran                           =  kg/m³

N         = kecepatan pengadukan (rpm)           = 0,93 rps

Da       = diameter impeller                             =  m

µ          = viskositas campuran                         = 16,6 Cp

= 0,0166 kg/m.s

            Maka:

Dari gambar 8.8 (Rase, 1957), untuk six blade turbine dengan NRe > 10⁵, maka nilai Np = 5

 

d.    Menghitung Tenaga Pengaduk

Dihitung dengan persamaan:    

Po = Np x ρ x N³ x Da⁵                                     (Mc Cabe hal 253 pers 9.20)

                          

Keterangan:

Po          = Daya penggerak (watt)

Np          = Bilangan daya 

ρ             = Rapat massa fluida yang diaduk (kg/m³)

N            = Kecepatan pengaduk (s^-1)

Di           = Diameter pengaduk (m)

 

Maka:

Pa

      =

 

Efisiensi motor pengaduk, diperoleh dari tabel 3.1 Towler, halaman 111:

Size (kW)	Efisiensi (%)
5	80
15	85
75	90
200	92
750	95
>4000	97

 

 

 

Diperoleh effisiensi = 80%, maka daya penggerak motor pengaduk yang diperlukan:

Daya      =  = 6,7HP

 

Digunakan motor pengaduk standar, diperoleh dari Ludwig, E.F., Applied Process design for Chemical and Petrochemical Plants, Gulf, Publishing, Co. Houston, Texas, 2001, edisi 3, halaman 628:

 

 

 

 

 

 

Sehingga, dipilih motor pengaduk standar yaitu 7 ½ HP.

 

 

Reaktor 3

b.      Jenis Pengaduk

Pengaduk yang akan digunakan, dipilih berdasarkan viskositas fluida yang diaduk.

Pada T   = 373 K

Tabel 7. Data Viskositas Komponen di Reaktor 2

Komponen	F (kg/jam)	Fraksi massa	µ [ cP ]	Fraksi x µ [ cP ]
C6H5CH5CL	752,0276	0,0356	0,4292	0,0153
NaCN	291,1579	0,0138	42,0048	0,5798
C6H5CH5CN	7274,493	0,3448	0,4432	0,1528
NaCl	3591,0875	0,1702	88,8612	15,1293
H2O	6723,5499	0,3187	0,279	0,0889
Total	18.667,27	1		18,01

 

 

Gambar 4. Tipe Impeller berdasarkan Viskositas

 

Untuk viskositas campuran 18,01 cP, jenis pengaduk yang dipilih adalah Propeller dan Flat Blade Turbine. (Fig 8.1, Rase, H.F, vol.1).

 

Untuk impeller reaktor, dipilih berdasarkan Smith J.M, Unit Operations, Mc Graw Hill, New York, Edisi V halaman 242.                                                                                                                           

Diameter pengaduk                                                                              

Da          =  Dt                          L: lebar blade [m]      

L            = Da                          Da: Diameter pengaduk [m]  

J             = Dt                         Dt: Diameter dalam reaktor [m]        

E            =  Dt                          W: Tinggi blade [m]              

W           = Da                          J: Lebar buffle [m]                 

H            = 1,5 Dt                       H: Tinggi shell [m]                

S            = Da                         S : Panjang blade dari pusat putaran [m]                                                          E: Jarak pengaduk dari dasar reaktor [m]

Dt = 2,98 m

Da = m

L =

J =

E = m

W =  m

H =

S = 0,123 m