Lampiran B Perhitungan Neraca Energi [PDF]

Citation preview

LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI Basis perhitungan



: 1 jam



Satuan operasi



: kkal/jam



Neraca energi ini menggunakan rumus-rumus perhitungan sebagai berikut: - Perhitungan panas yang masuk dan keluar (sensibel): ˆ  ΔH



T2



 Cp(T)



T1



T2



  FΔH ˆ  F Cp(T) Q  T1



- Perhitungan panas reaksi: Q = r ∆Hr - Perhitungan panas laten: Q=F× λ - Perhitungan panas penguapan: Qpenguapan = F. ∆Hvl (Felder dan Rousseau, 2005) - Perhitungan panas yang dibutuhkan:



 S dQ     Fs j ( H s  H s dt S 1 alur keluar Keterangan: Q



  referensi)   F ( H s  H s referensi) (Reklaitis, 1983)  alur  masuk k s



= laju panas (J/jam)



∆H



= perbedaan entalpi (J/kg)



F



= laju alir massa bahan (kg/jam)



Cp



= kapasitas panas bahan (J/kg K)



∆Hr (T) = entalpi reaksi (J/kg) R



= laju reaksi (kg/jam)



λ



= panas laten saturated steam menjadi kondensat (J/kg)



∆Hvl



= entalpi penguapan (perubahan fasa dari cair ke gas) (J/kg)



Persamaan untu menghitung kapasitas panas (Reklaitis, 1983) : Cp = a + bT + cT2 + dT3



............................................(1)



Jika Cp adalah fungsi dari temperatur maka persamaan menjadi : 𝑇2



𝑇2



∫𝑇1 𝐶𝑝𝑑𝑇 = ∫𝑇1 (𝑎 + 𝑏𝑇 + 𝑐𝑇 2 + 𝑑𝑇 3 )𝑑𝑇 𝑇2



𝑏



∫𝑇1 𝐶𝑝𝑑𝑇 = a(𝑇2 − 𝑇2 ) + 2 (𝑇22 − 𝑇12 ) +



𝑐 3



................................................(2) (𝑇23 − 𝑇13 ) +



𝑑 4



(𝑇24 − 𝑇14 )



............(3)



Untuk sistem yang melibatkan perubahan fasa persamaan yang digunakan adalah : 𝑇2



𝑇2



𝑇2



∫𝑇1 𝐶𝑝𝑑𝑇 = ∫𝑇1 𝐶𝑝𝑙 𝑑𝑇 + ΔHVL + ∫𝑇1 𝐶𝑝𝑣 𝑑𝑇



................................................(4)



Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi : 𝑑𝑄 𝑑𝑡



𝑇2



𝑇2



= r ΔHR + N ∫𝑇1 𝐶𝑝𝑑𝑇𝑜𝑢𝑡 − N ∫𝑇1 𝐶𝑝𝑑𝑇𝑖𝑛



................................................(5)



Dengan menggunakan persamaan 1 diperoleh data kapasitas panas (Cp) komponen dalam kkal/kg0K (Reklaitis, 1983) (sebagai berikut : Cp C6H10O5



= 0,370



Cp Lemak



= 0,262



Cp Protein



= 0,435



Cp Abu



= 0,190



Cp H2O



= 1,004



Cp HCl



= 0,861



Cp Ca(OH)2



= 1,556



Cp CaCl2



= 1,942



Cp C6H12O6



= 0,300



Data panas reaksi pembentukan pada suhu 25oC dalam kkal/kmol ∆H f( C 6 H 10 O 5 )n = -16446262400 ∆H f H 2 O



= -1234,656 (l) ; -1044,576 (g)



∆H f HCl



= -807,883



∆H f Ca(OH) 2



= -17520,797



∆H f CaCl 2



= -21187,547



∆H f C 6 H 12 O 6



= -54907,200



Steam yang digunakan adalah saturated steam pada tekanan gauge 2,6 atm atau 2,7 bar. Superheated steam pada 2,7 atm, 130OC, H(130oC)



= 1088 kkal/kg



Saturated steam pada 1 atm, 100OC, Hv(100OC)



= 642,240 kkal/jam



Hl(100OC)



= 100,560 kkal/jam



(Smith et al., 2005) Maka, λ



= [H(150oC)-Hv(100oC)]+[ Hv(100oC)- Hl(100oC)] = [1088-642,24]+[642,24-100,56] = 987,44 kkal/jam



Perhitungan Neraca Energi Adapun perhitungan neraca energi menggunakan suhu dan tekanan referensi pada salah satu alur. LB.1 Reaktor Hidrolisa (RH-101) Fungsi: Menghidrolisa pati menjadi sirup glukosa dengan bantuan HCl. Steam 130 ͦC, 2,6 atm HCl H2O 30 ͦC, 1 atm (2) (1) Fasa Padat Pati Lemak Protein Abu Air 30 ͦC, 1 atm



H2O 30 ͦC, 1 atm (3)



Reaktor Hidrolisis 130, 1 atm



Kondensat



(4)



Fasa padat Pati Lemak Protein Abu Fasa padat Glukosa Air HCl 130 ͦC, 1 atm



Perhitungan: Persamaan neraca energi dengan reaksi kimia pada Reaktor Hidrolisis (RH-101) dengan suhu referensi 130°C.   S dQ  rH R (130 o C )     Fs j ( H s (130 o C ))  H s (130 o C ))   Fsk (T o C ))  H s (130 o C ))    dt S 1 alur alur keluar  masuk   1 o o 2 o o  Fs (30 C ))  H s (130 C ))   Fs (30 C ))  H s (130 C   dQ   rH R (130 o C )     dt 3 o o  Fs (30 C )  H s (130 C ))   



Panas masuk Panas masuk Reaktor Hidrolisis (RH-101) berasal dari alur 1, 2 dan alur 3. Alur 1 Perhitungan panas sensibel setiap komponen Pati: 303



303



H = ∫403 Cp.dT = ∫403 (0,370) dT H = Cp.∆T = 0,37 (303 - 403) kkal/kg = -37 kkal/kg Lemak: 303



303



H = ∫403 Cp.dT = ∫403 (0,262) dT H = Cp.∆T = 0,262 (303 - 403) kkal/kg = -26,2 kkal/kg Protein: 303



303



H = ∫403 Cp.dT = ∫403 (0,435) dT H = Cp.∆T = 0,435 (303 - 403) kkal/kg = -43,3 kkal/kg



Abu: 303



303



H = ∫403 Cp.dT = ∫403 (1,004) dT H = Cp.∆T = 1,004 (303 - 403) kkal/kg = -19,011 kkal/kg Air: H pada suhu (333 – 373) K, panas sensibel 333



333



H = ∫373 Cp.dT = ∫373 (1,004) dT H = Cp.∆T



= 1,004 (333 - 373) kkal/kg = -70,258 kkal/kg



H pada suhu (373 – 403) K, panas laten 373



373



H = ∫403 Cp.dT =∫403 (1,004) dT H = Cp.∆T



= 1,004 (403 - 373) kkal/kg = - 30,110 kkal/kg



ΔHvl (100oC)



= 541,680 kkal/kg



(Smith et al., 2005)



Maka : 303



373



H = ∫373 Cp.dT + ΔHvl (100oC) + ∫403 Cp.dT = (-70,258) + 541,680 + (-30,110) = 441,312 kkal/kg Jumlah panas untuk alur 1







Fs1 ( H s (30o C)  H s (130o C)) = ([59,470 x -37]+ [2.954,545 x -26,200] + [9,848



x -43,500] + [757,576 x 441,312] + [6,439 x -19,011] = -21.0564,003 kkal/jam Alur 2 HCl: 303



303



H = ∫403 Cp.dT = ∫403 (0,861) dT H = Cp.∆T = 0,861 (303 - 403) kkal/kg = -86,101 kkal/kg



Air: H pada suhu (333 – 373) K, panas sensibel 333



333



H = ∫373 Cp.dT = ∫373 (1,004) dT H = Cp.∆T



= 1,004 (333 - 373) kkal/kg = -70,258 kkal/kg



H pada suhu (373 – 403) K, panas laten 373



373



H = ∫403 Cp.dT =∫403 (1,004) dT H = Cp.∆T



= 1,004 (403 - 373) kkal/kg = - 30,110 kkal/kg



ΔHvl (100oC)



= 541,680 kkal/kg



(Smith et al., 2005)



Maka : 303



373



H = ∫373 Cp.dT + ΔHvl (100oC) + ∫403 Cp.dT = (-70,258) + 541,680 + (-30,110) = 441,312 kkal/kg



Jumlah panas untuk alur 2



F



2 s



( H s (30o C)  H s (130o C)) = [1.515,152 x -86,101] + [6.060,606 x 441,312]



kkal/jam = -793.114,753 kkal/jam Alur 3 Air: H pada suhu (333 – 373) K, panas sensibel 333



333



H = ∫373 Cp.dT = ∫373 (1,004) dT H = Cp.∆T



= 1,004 (333 - 373) kkal/kg = -70,258 kkal/kg



H pada suhu (373 – 403) K, panas laten 373



373



H = ∫403 Cp.dT =∫403 (1,004) dT H = Cp.∆T



= 1,004 (403 - 373) kkal/kg = - 30,110 kkal/kg



ΔHvl (100oC)



= 541,680 kkal/kg



(Smith et al., 2005)



Maka : 303



373



H = ∫373 Cp.dT + ΔHvl (100oC) + ∫403 Cp.dT = (-70,258) + 541,680 + (-30,110) = 441,312 kkal/kg



Jumlah panas untuk alur 3



F



3 s



( H s (30o C)  H s (130o C)) = [6.060,606 x 441,312] kkal/jam



= -385.6185,520 kkal/jam Panas keluar Panas keluar alur 4 adalah nol disebabkan tidak adanya perubahan suhu (∆T=0) Perhitungan Panas Reaksi Reaksi Hidrolisis : HCl (C6H10O5)1500



+ 1500 H20



pati 𝜎(C6H10O5)1500 = −1



air 𝜎𝐻2𝑂 = −1500



1500 C6H12O6 glukosa 𝜎C6H12O6 = 1.500



T = 130oC = 403 K r = 0,01 Kmol/jam



  H R (298K )    H f   H f  Re ak tan  Pr oduk 



H R (298K )  (1.500x(54.907,200))  ((1x -164.462.400)  (1.500x -1.234,656)) = 83.953.584 kkal/kg 403 403   H R (403K )  H R (298K )    N  Cp.dT   N  Cp.dT  303 Re ak tan  Pr oduk 303 



(1.500 x0,300x(403 - 303))  ((1x0,370x(403 - 303))  H R (403K )  83.953.584     (1.500x1,0 04x(403 - 303))  = 83.847.995 kkal/kg



Panas yang dibutuhkan:   1 o o 2 o o  Fs (30 C ))  H s (130 C ))   Fs (30 C ))  H s (130 C   dQ   rH R (403K )     dt 3 o o  Fs (30 C )  H s (130 C ))   



= (10 x 83.847.995)-[( -210.564,003 ) + (-793.114,753) + (-3856185,520)] kkal/jam = 5.699.400,115 kkal/jam



Sebagai media pemanas (steam) menggunakan uap yang masuk sebagai saturated steam pada suhu 130°C dan keluar sebagai saturated liquid pada suhu 130 °C 1 atm.



Massa saturated steam yang dibutuhkan: m



=



dQ/dt λ



=



5.699.400,115 kkal/jam 987,440 kkal/kg



= 5771,895 kg/jam



Tabel B.1 Neraca Energi pada Reaktor Hidrolisis (RH-101) Komponen Umpan Produk Q reaksi (r.ΔHr) Steam Total



Alur Masuk (kkal/jam) - 4.859.864,275 5.699.400,115 839.535,840



Alur Keluar (kkal/jam) 839.535,840 839.535,840



LB.2 Cooler 01 (C-101) Fungsi : Menurunkan temperatur larutan glukosa yang keluar dari filter press. Air pendingin 30 ͦC, 1 atm (6)



Cooler 01 60 ͦC, 1 atm



Fasa cair Glukosa Air HCl 130 ͦC, 1 atm



Air pendingin 50 ͦC, 1 atm



(7) Fasa cair Glukosa Air HCl 60 ͦC, 1 atm



Perhitungan: Persamaan neraca energi untuk sistem tanpa reaksi pada Cooler 01 dengan suhu referensi 60°C.



  dQ S  j o o k o o    Fs ( H s (60 C )  H s (60 C ))   Fs ( H s (130 C )  H s (60 C ))   dt S 1 alur alur keluar  masuk   dQ 6 o o     Fs ( H s (130 C )  H s (60 C ))  alur  dt keluar  Panas Masuk Alur 7 Perhitungan panas setiap komponen Glukosa: 403



403



H = ∫333 Cp.dT = ∫333 (0,300) dT H = Cp.∆T



= 0,300 (403 - 333) kkal/kg = 21,000 kkal/kg



HCl: 403



403



H = ∫333 Cp.dT = ∫333 (0,861) dT H = Cp.∆T



= 0,861 (403 - 333) kkal/kg = 60,271 kkal/kg



Air: H pada suhu (333 – 373) K, panas sensibel 373



373



H = ∫333 Cp.dT = ∫333 (1,004) dT H = Cp.∆T



= 1,004 (373 - 333) kkal/kg = 40,147 kkal/kg



H pada suhu (373 – 403) K, panas laten 403



403



H = ∫373 Cp.dT =∫373 (1,004) dT H = Cp.∆T



= 1,004 (373 - 403) kkal/kg = 30,110 kkal/kg



Entalpi penguapan air (∆Hvl) dihitung dengan cara: ΔHvl (100oC)



= 541,680 kkal/kg



(Smith et al., 2005)



Maka : 303



373



H = ∫373 Cp.dT + ΔHvl (100oC) + ∫403 Cp.dT = 70,258 + 541,680 + 30,110 = 611,938 kkal/kg



Jumlah panas untuk alur 6



F



6 s



( H s (130o C)  H s (130o C)) = [43.990 x 611,938] + [1.515,152 x 60, 271]



+ [2.626,263 x 21,000] kkal/jam = 323.7644,573 kkal/jam Panas yang dibutuhkan:



  dQ  6 o o   Fs ( H s (130 C )  H s (60 C ))   dt alur keluar  = - (323.7644,573) kkal/jam



Panas Keluar Panas masuk Cooler 01 (C-101) berasal dari alur 7. Panas sensibel untuk alur 6 dan 7 suhu referensi adalah nol, disebabkan tidak adanya perbedaan suhu (∆T=0). Maka, diperlukan air pendingin 30oC masuk agar suhu operasi mencapai 60oC. Dimana, air pendingin yang keluar adalah 50oC, maka jumlah air pendingin yang dibutuhkan adalah :



Massa air pendingin yang dibutuhkan: m



=



dQ/dt λ



− (323.7644,573 ) kkal/jam



= 30,185−50,234 kkal/jam = 161.481,754 kg/jam Tabel B.2 Neraca Energi pada Cooler 01 (C-101) Alur Masuk Keluar (kkal/jam) (kkal/jam) 323.7644,573 - 323.7644,573 0 0



Komponen Umpan Produk Air pendingin Total



LB.3 Reaktor Netralisasi (RN-101) Fungsi : Menetralkan suasana asam di dalam larutan glukosa Fasa Padat Ca(OH)2 30 ͦC, 1 atm



Steam 130 ͦC, 2,6 atm (8) (7) Fasa cair Glukosa Air HCl 60 ͦC, 1 atm



Reaktor Netralisasi 60 ͦC, 1 atm



Kondensat



(9) Fasa cair Glukosa Air CaCl2 60 ͦC, 1 atm



Perhitungan: Persamaan neraca energi dengan reaksi kimia pada Reaktor Netralisasi (RN-101) dengan suhu referensi 60°C.



  S dQ o j o o k o o   rH R (60 C )    Fs ( H s (60 C ))  H s (60 C ))   Fs (T C ))  H s (60 C ))    dt S 1 alur alur keluar  masuk   9 o o 7 o o  Fs (60 C ))  H s (60 C )) [ Fs (60 C ))  H s (60 C   dQ   rH R (60 o C )     dt 8 o o  Fs (30 C )  H s (60 C ))]      dQ  rH R (60 o C )    Fs8 (30 o C )  H s (60 o C ))] dt  



Panas masuk Panas masuk Reaktor Hidrolisis (RH-101) berasal dari alur 7 dan 8. Alur 7 Panas masuk Reaktor Netralisasi (RN-101) pada alur 7 sama dengan nol dikarenakan tidak ada perbedaan suhu (∆T=0) dengan alur yang keluar. Alur 8 Perhitungan panas komponen Ca(OH)2: 303



303



H = ∫333 Cp.dT = ∫333 (1,556) dT H = Cp.∆T = 1,556 (303 - 333) kkal/kg = -46,683 kkal/kg



Jumlah panas untuk alur 8



F



8 s



( H s (30o C)  H s (60o C)) = ([1539,248x -46,683] = -71.856,700 kkal/jam



Panas keluar Panas keluar alur 9 adalah nol disebabkan tidak adanya perubahan suhu (∆T=0) Perhitungan Panas Reaksi Reaksi Netralisasi : 2HCl + Ca(OH)2 𝜎HCl = −2 𝜎𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 = −1



CaCl2 + 2H2O 𝜎CaCl2 = 1 𝜎H2O = 2



T = 130oC = 403 K r = 20,772 Kmol/jam



  H R (298K )    H f   H f  Re ak tan  Pr oduk 



H R (298K )  (1x(12.1187,547)  (2x(1.234,656))  ((2x - 807,883)  (1x -17.520,797)) = -1147,371 kkal/kg 333 333   H R (333K )  H R (298K )    N  Cp.dT   N  Cp.dT  298 298 Re ak tan  Pr oduk 



((1.x1,942x(333 - 303))  (2x1,004x( 333 - 303)))  H R (333K )  -4.520,295    (((1x1,556x(333 - 303))  (2x1,004x( 333 - 303)))  = -1033,872 kkal/kg Tanda negatif pada H R (333K ) menunjukkan bahwa reaksi eksoterm.



Panas yang dibutuhkan:   dQ  rH R (60 o C )    Fs8 (30 o C )  H s (60 o C ))] dt  



= (20.772x-1147,371)-(-71.856,7) kkal/jam = 48023,503 kkal/jam



Sebagai media pemanas (steam) menggunakan uap yang masuk sebagai saturated steam pada suhu 130°C dan keluar sebagai saturated liquid pada suhu 130 °C. Massa saturated steam yang dibutuhkan: m



=



dQ/dt λ



=



48023,503 kkal/jam



987 kkal/kg



= 48,634 kg/jam



Tabel B.3 Neraca Energi pada Reaktor Netralisasi (RN-101) Komponen Umpan Produk Q reaksi (r.ΔHr) Steam Total



Alur Masuk (kkal/jam) -71.856,700 48.023,503 -23.833,198



Alur Keluar (kkal/jam) -23.833,198 -23.833,198



LB.4 Evaporator 01 (EV-101) Fungsi : Memekatkan larutan glukosa menjadi 60% didalam vacum evaporator. Fasa uap Air 70 ͦC, 0,3 atm



Steam 130 ͦC, 2,6 atm (12) (11) Fasa cair Glukosa Air 60 ͦC, 1 atm



Evaporator 70oC , 0,3 atm



Kondensat



(13) F13 Fasa cair Glukosa Air 70 ͦC, 0,3 atm



Perhitungan: Persamaan neraca energi untuk sistem tanpa reaksi pada Evaporator 01 (E-01) dengan suhu referensi 60°C dan suhu saturated steam 130oC.



  dQ S  j o o k o o    Fs ( H s (70 C )  H s (60 C ))   Fs ( H s (60 C )  H s (60 C ))   dt S 1 alur alur keluar  masuk   dQ  12 o o 13 o o   Fs (70 C ))  H s (60 C )   Fs (70 C ))  H s (60 C )  dt alur alur keluar keluar 



Panas masuk



Panas masuk Evaporator (E-01) berasal dari alur 11. Panas sensibel untuk alur 12 dan alur 13 adalah nol, disebabkan tidak adanya perbedaan suhu (∆T=0). Panas Keluar Alur 12 Air: 343



343



H = ∫333 Cp.dT = ∫333 (1,004) dT H = Cp.∆T



= 1,004 (343 - 333) kkal/kg = 10,037 kkal/kg



Evaporator berlangsung secara vacum, maka pada suhu 70oC dengan tekanan 0,3 atm air telah berubah fasa menjadi uap dan memiliki panas laten ∆Hvl = 560,112 kkal/jam



(Smith et all, 2005)



Maka : 343



H = ∫333 Cp.dT + ΔHvl (70oC, 0,3 atm) = 10,037 + 560,112 = 570,149 kkal/kg Jumlah panas untuk alur 12



F



12 s



( H s (70o C)  H s (60o C)) = [41.491,346x570,149] kkal/jam = 417.010,486



kkal/jam Alur 13 Air: 343



343



H = ∫333 Cp.dT = ∫333 (1,004) dT H = Cp.∆T



= 1,004 (343 - 333) kkal/kg = 10,037 kkal/kg



Evaporator berlangsung secara vacum, maka pada suhu 70oC dengan tekanan 0,3 atm air telah berubah fasa menjadi uap dan memiliki panas laten ∆Hvl = 560,112 kkal/jam



(Smith et all, 2005)



Maka : 343



H = ∫333 Cp.dT + ΔHvl (70oC, 0,3 atm) = 10,037 + 560,112 = 570,149 kkal/kg



Glukosa: 343



343



H = ∫333 Cp.dT = ∫333 (0,300) dT H = Cp.∆T = 0,300 (343 - 333) kkal/kg = 3,000 kkal/kg Jumlah panas untuk alur 13



F



13 s



( H s (70o C)  H s (60o C)) = [(2.626,263x3,000) + (1750,842x570,149]



kkal/jam = 26.021,785 kkal/jam



Jadi, perubahan panas di dalam evaporator 01 adalah:   dQ  12 o o 13 o o   Fs (70 C ))  H s (60 C )   Fs (70 C ))  H s (60 C )  dt alur alur keluar keluar 



𝑑𝑄 = [417.010,486 + 26.021,785 ] 𝑑𝑡 = 443.012,198 kkal/jam Maka, diperlukan steam 130oC masuk agar suhu operasi mencapai 70oC dengan tekanan 0,3 atm. Asumsi, steam yang keluar adalah 70oC tekanan 0,3 atm maka jumlah steam yang dibutuhkan adalah Massa steam yang dibutuhkan: m



=



dQ/dt λ



=



443.012,198 kkal/jam



987 kkal/kg



= 448,647 kg/jam



Tabel B.4 Neraca Energi pada Evaporator 01 (EV-101) Komponen Umpan Produk Steam Total



Alur Masuk (kkal/jam) 443.012,198 443.012,198



Alur Keluar (kkal/jam) 44.3012,198 44.3012,198



LB.5 Evaporator 02 (EV-102) Fungsi : Memekatkan larutan glukosa menjadi 80% pada vacum evaporator 2.



(14) (13)



Fasa uap Air 80 oC, 0,46 atm



Evaporator 80oC , 0,46 atm



(15)



Fasa Fasa cair cair Glukosa Glukosa Air Air 60 atm 70 ͦC ͦC,, 10,3 atm Perhitungan:



F13 Fasa cair Glukosa Air 80 oC, 0,46 atm



Persamaan neraca energi untuk sistem tanpa reaksi pada Evaporator 02 (EV-101) dengan suhu referensi 70°C.



  dQ S  j o o k o o    Fs ( H s (80 C )  H s (70 C ))   Fs ( H s (80 C )  H s (70 C ))   dt S 1 alur alur keluar  masuk   dQ  14 o o 15 o o   Fs (80 C ))  H s (70 C )   Fs (80 C ))  H s (70 C )  dt alur alur keluar  keluar



Panas masuk Panas masuk Evaporator 01 (EV-101) berasal dari alur 13. Panas sensibel untuk alur 14 dan alur 15 adalah nol, disebabkan tidak adanya perbedaan suhu (∆T=0).



Panas Keluar



Alur 14 Air: 353



353



H = ∫343 Cp.dT = ∫343 (1,004) dT H = Cp.∆T



= 1,004 (343 - 333) kkal/kg = 10,037 kkal/kg



Evaporator berlangsung secara vacum, maka pada suhu 80oC dengan tekanan 0,46 atm air telah berubah fasa menjadi uap dan memiliki panas laten ∆Hvl = 554,149 kkal/jam



(Smith et all, 2005)



Maka : 353



H = ∫343 Cp.dT + ΔHvl (80oC, 0,24 atm) = 10,037 + 554,149 = 564,149 kkal/kg



Jumlah panas untuk alur 14



F



14 s



( H s (80o C)  H s (70o C)) = [1094,276,149x564,149] kkal/jam = 11.547,179



kkal/jam Alur 15 Air: 353



353



H = ∫343 Cp.dT = ∫343 (1,004) dT H = Cp.∆T



= 1,004 (343 - 333) kkal/kg = 10,037 kkal/kg



Evaporator berlangsung secara vacum, maka pada suhu 80oC dengan tekanan 0,46 atm air telah berubah fasa menjadi uap dan memiliki panas laten ∆Hvl = 554,149 kkal/jam



(Smith et all, 2005)



Maka : 353



H = ∫343 Cp.dT + ΔHvl (80oC, 0,46 atm) = 10,037 + 554,149 = 564,149 kkal/kg Glukosa: 343



343



H = ∫333 Cp.dT = ∫333 (0,300) dT H = Cp.∆T = 0,300 (353 - 343) kkal/kg = 3,000 kkal/kg Jumlah panas untuk alur 15



F



2 s



( H s (80o C)  H s (70o C)) = [(2.626,263x3,000) + (656,566x564,149] kkal/jam



= 15.007,520 kkal/jam



Jadi, perubahan panas di dalam evaporator 01 adalah:   dQ    Fs14 (80 o C ))  H s (70 o C )   Fs15 (80 o C ))  H s (70 o C )  dt alur alur keluar keluar 



𝑑𝑄 = [11.547,179 + 15.007,520 ] 𝑑𝑡 = 26.529,464 kkal/jam



Sebagai media pemanas (steam) menggunakan uap yang masuk sebagai saturated steam pada suhu 130°C dan keluar sebagai saturated liquid pada suhu 130 °C. Massa saturated steam yang dibutuhkan: m



=



dQ/dt λ



=



26.529,464 kkal/jam



987 kkal/kg



= 26,867 kg/jam



Tabel B.6 Neraca Energi pada Evaporator 02 (EV-102) Komponen Umpan Produk Steam Total



Alur Masuk (kkal/jam) 26.529,464 26.529,464



Alur Keluar (kkal/jam) 26.529,464 26.529,464



LB.6 Cooler 02 (C-102) Fungsi : Menurunkan temperatur larutan glukosa yang keluar dari Tangki Decolorizing. Air pendingin 10 ͦC, 1 atm (16) Fasa cair Glukosa Air 80 ͦC, 1 atm



Cooler 02 30 ͦC, 1 atm



Air pendingin 40 ͦC, 1 atm



(17) Fasa cair Glukosa Air 30 ͦC, 1 atm



Perhitungan: Persamaan neraca energi untuk sistem tanpa reaksi pada Cooler 02 dengan suhu referensi 30°C.



  dQ S  j o o k o o    Fs ( H s (30 C )  H s (30 C ))   Fs ( H s (80 C )  H s (30 C ))   dt S 1 alur alur keluar  masuk



  dQ 16 o o     Fs ( H s (80 C )  H s (30 C ))  alur  dt masuk  Panas masuk Alur 16 Perhitungan panas sensibel setiap komponen Glukosa: 353



353



H = ∫303 Cp.dT = ∫303 (0,300) dT H = Cp.∆T = 0,300 (353 - 303) kkal/kg = 15,000 kkal/kg



Air: 353



353



H = ∫303 Cp.dT = ∫303 (1,004) dT H = Cp.∆T = 1,004 (353 - 303) kkal/kg = 50,184 kkal/kg Jumlah panas untuk alur 16



F



16 s



( H s (60o C)  H s (30o C)) = [2.626,263x 15,000] + [656,566x50,184] kkal/jam



= 72.343,030 kkal/jam



Panas keluar Panas keluar Reaktor Hidrolisa (RH-01) berasal dari alur 17. Panas keluar terdiri dari panas sensibel pada alur 16 dan alur 17. Panas sensibel untuk alur 16 dan alur 17 adalah nol, disebabkan tidak adanya perbedaan suhu (∆T=0).



Panas yang dibutuhkan:



  dQ 16 o o     Fs ( H s (80 C )  H s (30 C ))  alur  dt masuk  = - (72.343,030) kkal/jam Maka, diperlukan air pendingin 10oC masuk agar suhu operasi mencapai 30oC. Dimana, air pendingin yang keluar adalah 40oC, maka jumlah air pendingin yang dibutuhkan adalah :



Massa air pendingin yang dibutuhkan: m



=



dQ/dt λ



− (72.343,030)



kkal/jam



= (10,078−40,210) kkal/jam = 2400,871 kg/jam Tabel B.6 Neraca Energi pada Cooler 02 (C-102) Komponen Umpan Produk Air pendingin Total



Alur Masuk (kkal/jam) 72.343,030 -72.343,030 0



Alur Keluar (kkal/jam) 0