Uploaded by User60073

TUTUP BEJANA

advertisement
TUTUP BEJANA ( HEAD )
Tutup tangki (head) adalah bagian tutup atas suatu tangki yang penggunaanya disesuaikan
dengan tekanan operasi. Tutup bejana tersebut terbagi menjadi 5 bentuk yaitu :
1. Hemispherical Head (Tutup Bejana bentuk Setengah Bola)
Bentuk hemispherical atau setengah bola adalah bentuk yang ideal untuk head atau tutup
bejana, karena tekanan dalam bejana tersebut dibagi rata di seluruh permukaan head. Jari-jari (r)
dari head sama dengan jari-jari bagian silinder bejana. Biasanya tutup atau head yang berbentuk
setengah bola ini digunakan untuk bejana yang menggunakan tekanan tinggi. Suatu tutup bejana
setengah bola adalah bentuk yang paling kuat, mampu menahan tekan dua kali lebih banyak dari
bentuk tutup torisperikal dilihat dari ketebalan yang sama.
Gambar 1. Hemispherical Head
Dari segi biaya, pembuatan suatu bejana setengah bola lebih tinggi dibandingkan dengan
pembuatan torispherical. karena tutup ini terdiri dari sejumlah kelopak bunga atau Gores. Jumlah
Gores tergantung pada ukuran kepala dan ketebalan pelat yang akan digunakan. Kedalaman
kepala adalah setengah dari diameter. Hemispherical head juga digunakan dalam aplikasi
arsitektur dengan menggabungkan dua belahan bersama untuk membentuk sebuah bola bulat.
Aplikasi umum lainnya untuk stainless steel cooking kettles dengan steam jackets.
Dari berbagai macam pengujian didapat bahwa untuk tekanan sama di bagian yang
silindris dan tutup setengah bola dari suatu bejana, ketebalan dari tutup yang diperlukan adalah
separuh silinder tangkinya. Persyaratan Thicknessnya jika thickness pada Hemispherical Heads
tidak lebih 0.356 L atau P tidak lebih dari 0.665 SE.
Adapun formula untuk perhitungan Thickness Required yaitu:
Dengan :
P = tekanan desain atau tekanan maksimal yang bekerja pada ketel uap (psi atau Pa)
S = nilai tegangan dari material (psi atau Pa)
E = efisiensi dari pengelasan
D = diameter bagian dalam ketel uap (inchi atau mm)
L = diameter bagian dalam dari tutup tipe Torishperical (inchi atau mm)
t = ketebalan tutup V (inchi atau mm)
2. Tutup bejana bentuk Elliptical (Bentuk Ellips)
Tutup bejana bentuk Elliptical dihasilkan dengan perbandingan axis mayor dan minor 2:1
sehingga kekuatan tutup mendekati sama dengan kekuatan pipa shell silinder yang sesuai dengan
diameter dalam dan diameter luarnya. Karena alasan ini banyak perusahaan menstandarisasi
pembuatan elliptical dished dengan perbandingan axis 2: 1.
Gambar 2. Ellipsoidal Head
Dimana :
D - Outside diameter
s - Thickness
R - Dishing radius
r - Knuckle radius
h - Straight flange
Persamaan dari sebuah elips adalah:
π‘₯2 𝑦2
+
=1
π‘Ž2 𝑏 2
Untuk ellipsoideal
a=2b
disubstitusi dan dikembangkan sehingga dihasilkan:
π‘₯ 2 = 4𝑏 2 βˆ’ 4𝑦 2
Differensial volume
𝑑𝑉 = 𝐴 𝑑𝑦 = πœ‹π‘₯ 2 𝑑𝑦
Di integralkan sehingga:
𝑦3 𝑏
8 2
πœ‹π‘Ž3
𝑉 = 4πœ‹ [𝑏 𝑦 βˆ’ ] = πœ‹π‘ =
3 0
3
3
2
Maka Volume equivalent silinder
𝑉 = πœ‹π‘Ž2 𝐻
H : panjang silinder
Sehingga volume tutup yang berbentuk ellipsoidal dengan perbandingan axis mayor dan minor
2:1 adalah
πœ‹π·2 𝐷
πœ‹π·3
𝑉=(
)( )2 =
4
6
12
Persyaratan Thicknessnya adalah ½ minor axis (inside depth pada head minus skirt) sama dengan
¼ dari diameter dalam pada head skirt.
Pendekatan yang dapat diterima pada Ellipsoidal Head 2 : 1 adalah Knuckle Radius 0.17 D dan
Sperical Radius 0.90 D.
Jika diketahui Outside Diameter, maka referensi formulanya :
Dimana :
Untuk Ellipsoidal Head jika K > 1.0 maka nilai S yang digunakan = 20.000 Psi (147.2 Mpa)
pada room temperature.
Nilai β€œ K β€œ Faktornya dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
3.
Conical Head ( Bejana Konis )
Gambar 3. Conical Head
Tutup bejana conis secara luas digunakan sebagai tutup bawah untuk jenis peralatan
proses seperti evaporator, spray dryer, kristalizer, dan settling tank ( tangki pengendap). Selain
itu biasanya digunakan sebagai penutup atas pada tangki slinder tegak dengan alas flat bottom
yang beroperasi pada tekanan atmosferik. Keuntungan menggunakan tutup bejana conis bawah
adalah dalam akumulasi dan pembuangan padatan pada alat tersebut.
Besarnya sudut yang dibentuk tutup bejana conis atas tangki silinder tegak dengan alas
flat bottom adalah < 450C ( menurut Morris ), tetapi menurut Buthod dan Megsey < 300C.
Sebaiknya menggunakan  < 300C , karena 300C <  < 600C adalah kemiringan sudut yang
dibentuk tutup conis untuk tutup bawah bejana ( bin, hopper ) yang mengalirkan cairan 300C < 
< 450C dan 450C <  < 600C untuk mengalirakan butiran padat.
Adapun formula untuk perhitungan Thickness Required yaitu :
Catatan :
Ξ± ≀ 30°, jika lebih dari 30° maka ada perhitungan khusus.
P = tekanan desain atau tekanan maksimal yang bekerja pada
ketel uap (psi atau Pa)
S = nilai tegangan dari material (psi atau Pa)
E = efisiensi dari pengelasan
D = diameter bagian dalam ketel uap (inchi atau mm)
Ξ± = sudut puncak tutup ketel uap ( º )
L = diameter bagian dalam (inchi atau mm)
t = ketebalan tutup V (inchi atau mm)
4.
Tutup bejana datar (Flanged Head)
a.
flanged-only head
Gambar 4. flanged-only head
Perancangan tutup bejana ini adalah yang paling ekonomis karena gabungan antara flange
dan flat plate. Aplikasi nya dapat digunakan sebagai tutup bejan penyimpan jenis slinder
horizontal yanng beroperasi pada tekanan, P atm dan tutup bawah pada tangki silinder tegak
dengan tutup atas conical yang berdiameter < 20 ft. Jenis ini dapat digunakan untuk menyimpan
fuel oil, kerosen, minyak solar, atau cairan yang mempunyai tekanan uap rendah.
𝐢𝑃
π‘‘β„Ž = π‘‘βˆš + 𝑐
𝑓
Dengan :
th = Tebal head, in
d = Diameter dalam shell, in
P = Tekanan Perancangan, psi
f = Stress yang diizinkan, psi
C = Konstanta
c = Faktor Koreksi
b.
Flanged standard dished and flanged shallow dishedheads
Digunakan untuk bejana horizontal yang digunakan untuk menyimpan cairan yang mudah
menguap (volatile) seperti : naphta, bensin, dan alkohol. Sedangkan pada bejana silinder tegak
biasanya digunakan sebagai bejana proses yang beroperasi pada tekanan rendah atau vakum. Jika
digunakan head diameter < diameter shell maka digunakan flangeds standard dished. Sedangkan
jika digunakan diameter head lebih besar daripada diameter shell maka digunakan flanged
shallow dishedheads.
Gambar 5. Flanged Standard Dished and Flanged Shallow
5.
Torispherical Head
Torisperical head merupakan jenis tutup yang terdiri dari dua buah radius, yaitu crown
radius dan kuckle radius. Tutup bejana ini banyak digunakan pada pabrik yang menggunakan
bejana bertekanan (pressure vessels) dan merupakan jenis yang paling ekonomis dibanding jenis
lainnya. Head tipe ini digunakan pada bejana yang beroperasi pada tekanan 15 sampai 200 psig.
Kisaran tekanan head ini (dari 15 psig sampai ≀ 200 psig) dapat dinaikkan dengan mengurangi
lokal stress yang berada pada sudut head.
Bentuk tutup torispherical sering digunakan sebagai penutup bejana silindris. Bentuknya
mendekati bentuk lonjong dan mudah untuk dibuat. Perbandingan radius sendi engsel dan dan
radius mahkota harus dibuat kurang dari 6% untuk menghindari tekuk. Tekuk akan menjadi lebih
tinggi dibagian torus dibandingkan dengan bagian yang berbentuk bola.
Gambar 6. Torispherical Head
Keterangan :
d = inside diameter
D = outside diameter
S = thickness
R = dishing radius
r = knuckle radius
h = straight flange
H = total depth
Tutup torispherical dapat digunakan untuk gaya tekan yang tinggi diatas 10 bar. Penekukan
dan daya tekan disebabkan oleh pembesaran diferensial dan harus diperhitungkan dalam
perancangan tutup bejana tersebut. Pendekatan yang diambil adalah menggunakan persamaan
dasar untuk suatu bentuk setengah bola dan untuk memberikan konsentrasi tekan yang berkaitan
dengan dikontinuitas. Faktor konsentrasi tekan adalah suatu fungsi dari radius sendi engsel dan
radius mahkota.
Head tipe ini digunakan pada bejana yang beroperasi pada tekanan 15-200 psig dan dapat
dinaikkan dengan mengurangi local stress yang berada pada sudut head, yaitu dengan cara
membuat ior head ini sekurang-kurangnya 3 kali tebal shell atau 6 % diameter dalam bejana.
Bentuk torispherical yang sering digunakan sebagai penutup akhir dari bejana silindris,
dibentuk dari bagian suatu torus dan bagian dari suatu lapisan. Bentuknya mendekati bentuk
lonjong tetapi lebih murah dan lebih mudah untuk membuatnya. Perbandingan radius sendi
engsel dan radius mahkota harus dibuat kurang dari 6/100 untuk menghindari tekuk. Tekan akan
menjadi lebih tinggi di bagian torus dibanding bagian yang berbentuk bola.
Ada dua ujung batas tutup bejana torispherical: bahwa antar bagian yang silindris dan
tutupnya, adan itu adalah pada ujung dari radius mahkota dan radius sendi engsel. Penekukan
dan shear stress disebabkan oleh pembesaran diferensial yang terjadi pada titik-titik ini harus
diperhitungkan di perancangan tutup bejana tersebut. Suatu pendekatan yang diambil adalah
menggunakan persamaan dasar untuk suatu bentuk setengah bola dan untuk memperkenalkan
konsentrasi tekan atau bentuk, faktor yang memungkinkan tekan bisa ditingkatkan dalam kaitan
dengan discontinuitas.
Jika terdapat Diameter Luarnya, maka persamaan menjadi :
6. Bejana Piring Standar (Flanged Standart Dished & Flanged Shallow Dished Heads)
Tutup jenis ini umunya digunakan untuk bejana horizontal yang menyimpan cairan yang
mudah menguap (volatile), seperti: nafta, bensin, alcohol dan lain-lain. Sedangkan pada bejana
silinder tegak biasanya digunakan sebagai bejana proses yang beroperasi pada tekan rendah
(vakum). Jika diinginkan diameter tutup ≀ diameter shall maka digunakan flanged standart
dished sedangkan jika diinginkan diameter tutup β‰₯ diameter shell maka digunakan flanged
shallow dished head.
Sizes 14 to 252 inches diameter. From 12 gauge to 1-1/8 inches thick.
Gambar 7. Flanged Standard Dished & Flanged Shallow Dished Heads
CONTOH SOAL.
1. Sebuah Ellipsoidal head terbuat dari pelat SA.516 Gr.70 tebal 5/8 in inside diameternya 40 in.
setelah dilakukan cold forming diketemukan tebal minimum di knuckle = 17/32 in. Jika ukuran
lainnya memenuhi ketentuan ukuran SE = 2.1 dimana CA = 0.0625 in. dengan E = 1 Berapa
MAWP dibagian concave ?
Given :
P = 1000 Psi. D = 40 in. E = 1 t = 17/32 in (0.531 in)
Material SA. 516 Gr.70 ; Temperature = 650°F S = 18800 Psi. dari ASME Sect. II D. CA
= 0.0625 in. Type Head = Semi Ellipsoidal.
Solution :
Karena ada Corrosion Allowance maka :
DAFTAR PUSTAKA
http://etd.eprints.ums.ac.id/5939/1/D200000015.pdf ( Diakses pd tgl 10 Maret 2012)
http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/18445/4/Chapter%20II.pdf ( Diakses pd tgl 10
Maret 2012)
Download
Random flashcards
hardi

0 Cards oauth2_google_0810629b-edb6-401f-b28c-674c45d34d87

Rekening Agen Resmi De Nature Indonesia

9 Cards denaturerumahsehat

sport and healty

2 Cards Nova Aulia Rahman

Nomor Rekening Asli Agen De Nature Indonesia

2 Cards denaturerumahsehat

Create flashcards