cryogenic tank

5/25/2018 Cryogenic Tank

1/31

Bab 7

Tangki Penyimpanan Cairan Kriogenik

Dan Sistem Transport Cairan Kriogenik

Tangki penyimpanan untuk cairan kriogenik mempunyai dua bagian,

yaitu tangki bagian dalam yang digunakan sebagai tangki untuk menampung

produk dan tangki bagian luar sebagai pembatas antara kondisi ambient

dengan tangki bagian dalam. Bagian antara tangki dalam dan tangki luar yang

biasa disebut annulus merupakan bagian yang diisi oleh lapisan pemantul

dan lapisan penyekat serta tekanan divakum. Lapisan pemantul dan penyekat

serat pemvakuman bagian annulus bertujuan untuk menghalangi dan

menghambat terjadinya penyerapan panas dari udara luar oleh tangki dalam

yang jauh lebih dingin. Bagian pemantul berguna untuk mengurangi

perpindahan radiasi, lapisan penyekat berfungsi untuk mengurangi

perpindahan panas konduksi dan pemvakuman berfungsi untuk mengurangi

panas konveksi. Tangki menurut bentuknya ada dua jenis, yaitu horisontal

dan vertikal. Tangki horisontal mempunyai bentuk yang memanjang sehingga

beban yang dialami oleh tangki hanya berasal dari beban produk dan berat

tangki itu sendiri, sehingga jika ada guncangan akan relatif stabil. Sedangkan

tangki vertikal, beban yang dialaminya berasal dari berat produk, berat tangki,

terpaan angin dan gempa bumi, namun tangki vertikal bisa menghemat lahan.

Selain itu pipa pembuangan uap harus disediakan untuk membuang

uap dari cairan kriogenik yang dihasilkan karena adanya panas yang masukke tangki dalam. Selain itu ada pipa untuk mengisi atau mengosongkan tangki

dalam. Pengosongan atau pemindahan cairan di dalam tangki bisa dilakukan

dengan carapressurizationatau dengan menggunakan pompa. Tangki dalam

dihubungkan dengan batang suspensi, sehingga posisi tangki dalam

menggantung terhadap tangki luar. Untuk memperkuat dinding tangki, baik

bagian dalam maupun bagian luar, biasa digunakan cincin penguat yang


2/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

melingkar di bagian dalam atau bagian luar tangki. Tangki dengan tanah tidak

berhubungan langsung tetapi disangga oleh penyangga.

alam perancangan tangki dalam biasanya dirancang untuk tidak diisi

penuh - /, tapi hanya diisi kurang lebih 0 /. $arena selalu ada panas

yang masuk ke tangki sehingga tekanan tangki dalam akan meningkat akibat

dari adanya cairan kriogenik yang terevaporasi. Tekanan tangki tersebut

dapat meningkat dengan cepat apabila tidak ada ruang yang kosong dalam

tangki bagian dalam. Bentuk tangki dapat berupa cylindrical, spherical,

conicalatau kombinasi dari ketiga bentuk tersebut. Pada umumnya bentuk

yang paling ekonomis karena paling mudah dibuat adalah tangki berbentuk

silinder dengan head berbentuk eliptical atau hemispherical. Sedangkan

tangki spherical memiliki konfigurasi yang paling efisien jika dilihat dari jumlah

panas yang masuk ke dalam tangki.

7.1 PERANCANGAN TANGKI DALAM

$etebalan dinding tangki bagian dalam harus mampu menopang

beban cairan kriogenik, tahan terhadap tekanan operasi dan adanya gaya

tekuk 1bending force2. Untuk tangki dalam ini khusus untuk cairan kriogenikharus mempunyai material yang cocok dengan kondisi kriogenik. Bahan3

bahan yang biasa yang digunakan adalah stainless steel, aluminum, monel

dan sebagian tembaga. (aterial ini harganya relatif lebih mahal dibandingkan

carbon steel yang biasa digunakan untuk tangki pada umumnya. Sehingga

seorang perancang harus bisa menentukan ketebalan tangki yang optimal

sehingga bisa menghemat anggaran. Untuk itu tangki bagian dalam ini

dirancang untuk tahan terhadap gaya tekuk dan tekanan di dalam tangki.

$etebalan minimun dari tangki silinder ditentukan oleh persamaan4

( )pcs

pDt

wa

i6.02

= 1!.-2

dengan ti5 ketebalan tangki dalam

p 5 tekanan dalam tangki

5 diameter tangki dalam

sa5 tekanan yang diperbolehkan

c65 efisiensi pengelasan

778


3/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

"ilai3nilai untuk tegangan yang diperbolehkan untuk beberapa material

yang digunakan untuk tangki kriogenik bisa dilihat pada Tabel -, sedangkan

untuk nilai efisiensi pengelasan dapat dilihat pada Tabel 7.

Tae! 7.1 Tegangan maksim"m yang #ipero!e$kan pa#a s"$" kamar

Materia! Spesi%ikasi materia! Minim"m tensi!e

strengt$ &MPa'

Ma(im"m a!!o)a!e

stress &MPa'

)arbon Steel S39 firebo: 9!0 08

S3-7 grade 7!; ;0

S3-7 grade ) 08 08

S3700 8-! -70

Lo6 alloy Steel S377 grade B 8


4/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

$etebalan dari eliptical dan hemispherical head dapat dihitung dengan

persamaan 4

pcs

pDKt

wa

h

2.02

= 1!.92

)1.0(22 +=

Kpcs

pDKt

wa

h 1!.=2

dimana4

5 inside diameter spherical atauinside major diameter elliptical

c5 outside diameterspherical atauoutside major diameter elliptical

$ 5 konstanta 5 -?; @7 A 1?-27 1!.82

Untuk torispherical head maka persamaan !.9 dan !.= dapat

digunakan jika 57 1cro6n radius2 dan $ 5 .


5/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

Dungsi ini diplot pada #ambar !.7. Untuk sudut penyangga lebih besar dari

!, momen tekuk maksimal harus menggunakan persamaan !.; dan !.!.

Setelah momen tekuk maksimum dari cincin penguat ditentukan, ukuran

cincin penguat kemudian dapat ditentukan dari persamaan beban tekuk4

E 5 (ma:? sa 1!.02

dengan E adalah bagian modulus untuk luas cincin antara poros sejajar

terhadap poros cincin.

Gamar 7.1 +ean #a!am ,in,in peng"at

77


6/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

Gamar 7.* K"r-a momen tek"k "nt"k ,in,in peng"at tangki #a!am

Conto$ 7.1

*ancanglah ineer shell dan stiffening rings 1cincin penguat2 yang akan

digunakan untuk menyimpan 7


7/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

volume 1ruang kosong di atas cairan2. 5 a6ab4

F 5 7


8/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

C 5 9,?= 5 !8, lb

ari plot persamaan !.; dan !.!, didapatkan gaya tekuk maksimum terjadi di

lokasi 5; 1!.-72

Sedangkan untuk tangki berbentuk silinder pendek

79-


9/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

2/14/32

2/5

)]/(45.0/[)1(

)/(42.2

oo

o

cDtDLv

DtEp

= 1!.-92

dimana L 5 panjang silinder yang tidak disangga

Untuk kepala tangki luar harus tahan terhadap tekanan atmosfir dan

kegagalan dari ketidakstabilan elastisitas. Tekanan kritis untuk kepala

berbentuk bola dirumuskan dalam persamaan

2/12

2

)]1(3[

)/(5.0

v

RtEp ohc = 1!.-=2

dengan *oadalah jari3jari luar kepala bola. >ari3jari mahkota dari torispherical

headatau jari3jari dari elliptical head. >ari3jari untuk elliptical head dapat dicari

dengan *o5$-,dimana adalah diameter utama dan $- adalah konstanta

yang dapat dilihat di Tabel 9.

Luas momen inersia minimum untuk intermediate stiffening rings dapat

ditentukan dengan 4

E

LDpI

oc

24

3

1= 1!.-82

dimana

pc5 tekanan eksternal kritis 1= kali dari tekanan yang diperbolehkan2

o5 diameter luar dari tangki luar

L 5 jarak antara cincin penguat

& 5 modulus 'oung dari bahan material untuk cincin

Tae! / E0"i-a!ent ra#i"s %or e!!ipti,a! $ea# "n#er e(terna! press"re?- $- ?- $-

9 -.78 -.< .


10/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

penyangga ditunjukkan pada #ambar !.= . Untuk tipe beban ini momen tekuk

cincin ditentukan oleh teori energi elastisitas.

Gamar 7./ +ean pa#a agian !"ar ,in,in penyokong #a!am kaitannya #engan erat

#ari tangki #a!am #an isinya

799


11/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

Gamar 7. K"r-a momen tek"k "nt"k ,in,in penyokong agian !"ar. Lokasi s"#"t

#an s"#"t penyokong 12 #an *#i#e%inisikan pa#a Gamar 7./

1. Untuk -

)sin(sin)sin(sincos)cos(cos)sinsin(2

121

2

2

2

121122

++=WR

M

1!.-;2

2. Untuk -7

)sin(sin)sin(sincos)cos(cos)sinsin(2

21

2

2

2

121122

++=WR

M

1!.-!2

3. Untuk

79=


12/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

)sin(sincos)cos(cos)sinsin(2

1

2

2

2

121122

++=WR

M1!.-


13/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

$etebalan shell dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan !.-9,

dengan perkiraan pertama kita mengabaikan t?o pada penyebut. engan

menggunakan diameter luar tangki -7 ft, maka

2/54/32

0 42.2

)/()1(

=E

DLvp

D

t oc5

2/5

4 )10)(29)(42.2(

)12/75.9)(949.0)(75(

5 .9;umlah cairan yang dibutuhkan untuk menaikkan tekanan tangki

diperoleh dengan 4

mg5 Fg7g7I Fg-g- 1!.792

dengan Fg 5 volume berlebih

g5 berat jenis gas

-,7 5 kondisi sebelum dan sesudah penguapan

7=


18/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

7. PERALATAN KESELAMATAN

Peralatan keselamatan untuk tangki kriogenik seperti inner essel

pressure reliefseperti pada #ambar !.! dan inner shell burst disk assembly

disajikan dalam #ambar !.


19/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

Gamar 7.8 Pera!atan kese!amatan tangki kriogenik

Pelepas tekanan dalam tangki biasanya bekerja pada saat tekanan -

/ lebih besar dari tekanan perancangan. pabila ada kelebihan tekanan

dalam tangki maka tekanan akan dilepas sebelum terjadinya kerusakan

tangki. $apasitas katup ditentukan dari laju cairan menguap.

Ukuran katup keselamatan ditentukan dengan4

max

2/1)/(

pCK

MTmA

D

g

v

= in7 1!.7=2

dengan v5 luas katup pelepasan

gm 5 maksimum laju alir, lbm?hr

T 5 suhu absolut, *

( 5 berat molekul gas

) 5 faktor ekspansi

Daktor ekspansi dicari dengan4

2/1)1/()1(

1

2520

+

=+

C

1!.782

dengan4

5 cp?cv5 rasio panas spesifik

$5 koefisien discharge

7=7


20/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

Pma: 5 1tekanan yang ditentukan, psig2 : 1-.-2 A 1 tekanan atmosfir, psia2

7.7 INSLASI

da beberapa tipe insulasi yang dapat digunakan 4

!"panded foams

#as filled powders and fibrous materials

$acuum

!acuated powder and fibrous material

%pacified powders

&ultilayer insulations

7.7.1 E(pan#e# %oam

Beberapa jenis insulasi ini adalah busa dari poliuretan, busa polistiren,

karet, silikon dan busa gelas. $arena busa adalah bahan yang tidak

homogen, maka konduktivitas termal dari insulasi jenis ini bergantung dari

densitas insulasi itu sendiri dan juga gas yang digunakan untuk membuat

foamtersebut. #as yang biasanya digunakan untuk membuat foam insulation

adalah karbon dioksida. $onduktivitas termal dari foamyang baru akan turun

ketika salah satu sisi insulasi mulai terdinginkan oleh nitrogen cair 1cairan

kriogenik2 karena )+7akan terkondensasi.

Salah satu kerugian dari penggunaan jenis insulasi ini adalah besarnya

ekspansi termal. >ika foamdipasang dengan dekat mengelilingi tangki maka

foamdapat retak atau pecah jika suhu terlalu dingin karena foam akan lebih

menyusut dibandingkan tangki. Sehingga uap air dan udara dapat masuk

melalui retakan tersebut dan akan menurunkan keefektifan insulasi. 'oam

dapat digunakan sebagai insulasi apabila contraction jointdigunakan di dalam

foam dan jika foam ditutupi dengan plastik liner, seperti (ylar untuk

mencegah masuknya uap air dan udara.

7.7.* Gas %i!!e# po)#ers an# %iro"s materia!s

Beberapa contoh jenis insulasi ini adalah fiber glass, powdered cork,

6ol yang keras, perlit 1bubuksilika2, Santocel, dll. (ekanisme utamadari jenis

7=9


21/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

insulasi ini adalah mengurangi atau menghilangkan transfer panas konveksi

karena adanya sedikit kekosongan gas di dalam bahan. $onduktivitas termal

jenis insulasi ini lebih kecil dibandingkan jenis foam hal ini dikarenakan

lintasan konduksi sepanjang bahan insulasi ini lebih berliku3liku dan tidak

kontinu.

1

3 /4)1/(

1

++=

rdTrkk

rk

gs

a

1!.7;2

dimana r 5 volume solid?total volume

ks5 konduktivitas termal dari bahan solid

kg5 konduktivitas termal dari gas didalam insulasi

5 konstanta Stefan I BoltKmann 1 .-!-= : -3=Btu?hr.ft.*2

T 5 suhu rata3rata dari insulasi

d 5 diameter rata3ratadari bubuk atau fiber

Pada suhu kriogenik, T9 biasanya jauh lebih kecil dibandingkan kg,

sehingga persamaan !.7; menjadi4

)/1(1 sg

g

a

kkr

kk

= 1!.7!2

>ika konduktivitas termal dari bahan solid sangat jauh lebih besar dari

konduktivitas termal gas di dalam insulasi, maka persamaan !.7! menjadi4

r

kk g

a =1

1!.7


22/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

Penggunaan insulasi jenis ini berfungsi untuk menghilangkan dua

komponen yang berhubungan dengan transfer panas, yaitu konduksi solid

dan konveksi gas %nsulasi ini biasanya digunakan untuk ukuran tangki skala

laboratorium.

Laju transfer panas secara radian antara dua permukaan dapat ditentukan

dengan persamaan4

5 DeD-37-1 T7=I T-

=2 1!.702

iamana 5 konstanta Stefan I BoltKmann

De5 faktor emisitivitas

D-375 faktor konfigurasi

-5 luas area permukaan -

T 5 suhu absolut

Untuk tangki penyimpanan fluida kriogenik, dimana tangki dalamnya

ditutupi secara keseluruhan dengan tangki luar, maka D-37 5 -, dimana

subscript - menandakan permukaan yang ditutupi 1tangki dalam2 dan

subscript 7 menandakan permukaan yang menutupi 1tangki luar2. Daktor

emisivitas untuk radiasi difusi untuk silinder konsentrik atau spheres 1bola2

dapat dicari dengan4

1

22

1

1

111

+

eA

A

eFe 1!.92

dimana e adalah emisivitas dan adalah luas permukaan.

Untuk (silinder konsentrik atau bola, maka laju transfer panasnya adalah4

5 De,1 T"=I T-

=2 1!.9-2

imana T" adalah suhu permukaan paling luar dan T- adalah suhu

permukaan paling dalam.

7=8


23/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

Gamar 7.: S"$" mo!ek"! gas "nt"k kon#"ksi mo!ek"!ar eas

Bayangkan dua permukaan paralel berada pada suhu T- dan T7,

seperti terlihat pada gambar !.0. (olekul gas bertubrukan dengan permukaan

dingin pada suhu T- dan mentransfer sebagian energi pada permukaan.

$arena molekul tidak bertahan cukup lama di permukaan untuk mencapai

kesetimbangan termal, melainkan molekul tersebut akan meninggalkan

permukaan dengan memba6a energi kinetik dengan suhu sedikit lebih tinggi,

T-M. Lalu molekul ini akan berjalan sepanjang ruang vakum dan bertubrukan

dengan permukaan hangat yang bersuhu T7. (olekul tidak bertahan terlalu

lama pada permukaan untuk mencapai kesetimbangan termal dan akhirnya

meninggalkan permukaan hangat dengan sejumlah energi kinetik pada suhu

sedikit diba6ah T7, yaitu T7M. erajat pendekatan molekul untuk

kesetimbangan termal disebut koefisien akomodasi, a4

di!ans"#!m$n%&in'an%ma&sim$m#n#!%i

di!ans"#!'an%a&$a#n#!%i=a 1!.972

$oefisien akomodasi untuk kedua permukaan pada gambar !.-=4

1

1

2

1

21TTTTa

=permukaan dingin

12

1

2

2TT

TTa

= permukaan hangat

Perbedaan suhu antara permukaan dan dingin dapat dinyatakan dengan4

( )aF

TTTT

aaTT

1

2

1

2

21

12 111

=

+= 1!.992

Daadalah faktor koefisien akomodasi

7=;


24/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

1

22

1

1

111

+=aA

A

aFa 1!.9=2

Subscript - menandakan permukaan yang ditutupi dan 7 menandakan

permukaan yang menutupi.

&nergi yang ditransfer oleh silinder konsentrik atau bola 4

5 # p -1T7I T-2 1!.982

dimana FaMT

RgG c

2/1

81

1

+

=

1!.9;2

konstanta * adalah konstanta gas universal 1-8=8 ft.lb?mol .*2 dan ( adalah

berat molekul 1(r2.

gar konduksi free moleculardapat terjadi, maka jarak bebas rata3rata

dari molekul gas harus lebih besar dibandingkan jarak antar permukaan.

>arak bebas rata3rata dapat ditentukan dengan4

5 9? p 1 *T? < gc(2 1!.9!2

dimana 5 viskositas gas pada suhu T

* 5 konstanta gas universal

p 5 tekanan gas absolut

( 5 (r

Conto$ 7./

Tentukan total laju panas yang pindah dari tangki luar ke tangki dalam.

iameter tangki dalam 8 ft sedangkan diameter tangki luar ! ft. Suhu tangki

luar


25/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

12

19.0

1

7

5

05.0

1

+=eF = (20 * 4.6)

+1= 0.0406

Luas permukaan tangki dalam 4

-5 -7 5 1827 5 !


26/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

7.7. E-a,"ate# po)#er a$an %ier

Laju perpindahan panas melalui insulasi jenis ini dapat ditentukan

dengan4

$

TTAkQ chmt

= )( 1!.9ika bubuk metal

tersebut saling menyatu?menjadi padat, maka konduktivitas termalnya akanmeningkat.

7=0


27/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

7.7. Ins"!asi m"!ti!ayer

Penyekat jenis ini terdiri dari beberapa lapisan material yang memiliki

kemampuan untuk memantulkan panas, seperti aluminium foil, tembaga foil

atau (ylar dan material3material lain yang memiliki konduktivitas yang sangat

rendah seperti kertas, glass fabric, jaring nylon. %nsulasi multilayer ini

biasanya bekerja dalam keadaan vakum agar lebih efektif.

$onduktivitas yang kecil pada penyekat banyak lapis bisa terjadi

karena semua jenis aliran panas ditekan sampai batas yang paling kecil.

Perpindahan panas secara radiasi berla6anan dengan banyaknya media

pemantul dan berbanding lurus dengan emisi bahan pelindung. *adiasi bisa

dikurangi dengan lapisan material yang mempunyai emisi yang rendah.

$onveksi dikurangi dengan cara memvakum tekanan dalam tangki sehingga

jarak bebas rata3rata dari molekul akan lebih besar daripada jarak antara

lapisan penyekat. $onduksi bisa dikurangi dengan menggunakan material

yang mempunyai konduktivitas rendah.

Untuk penyekat dengan tekanan yang sangat rendah, yaitu .-9 (Pa,

panas ditransmisikan oleh radiasi dan konduksi material pengisi ruang.$onduktivitas termal pada kondisi ini ditentukan dengan persamaan4

+

+

+

=

h

c

h

ch

ctT

T

T

T

e

eTh

$%k 11

2/

122

1!.=92

engan "?: 5 jumlah lapisan

hc5 konduktivitas bahan pengisi ruang

5 konstanta BoltKman

e 5 emisi lapisan pelindung

Th,Tc5 suhu bagian insulasi yang panas dan dingin

Perbandingan $inerja dari berbagai jenis insulasi

-. !"panded 'oams, keuntungan4 biaya tidak mahal, tidak memerlukan

jaket vakum. $ekurangan4 kontraksi panas tinggi, konduktivitas

mungkin berubah terhadap 6aktu, konduktivitas termalnya paling besar

diantara jenis insulasi yang lain.

78


28/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

7. #as filled powders and fibrous materials, keuntungan4 biaya rendah,

dapat mengurangi terjadinya bentuk permukaan insulasi yang tidak

rata. $ekurangan4 harus tetap dijaga dalam keadaan kering dengan

menggunakan penghalang uap, bubuk dapat saling menyatu?memadat

sehingga konduktivitas termal meningkat.

9. $acuum alone, keuntungan4 heat flu" lebih rendah untuk ketebalan

yang kecil, losses dalam pendinginan sangat kecil, dapat digunakan

dengan mudah 6alau bentuk tangki rumit. $ekurangan4 memerlukan

pemvakuman yang permanen, batas permukaan harus memiliki

emisivitas yang rendah.

=. !acuated powder and fibrous material, keuntungan) heat flu" lebih

rendah dari acuum alone untuk ketebalan lebih dari = in, tingkat

pemvakuman tidak seketat acuum alone dan insulasi multilayer,

bentuk yang rumit dapat dengan mudah diinsulasi. $ekurangan4 bubuk

dapat memadat bila ada getaran, diperlukan acuum filter untuk

mencegah bubuk masuk ke sistem vakum.

8. %pacified powders, keuntungan4 kinerja yang lebih baik dibandingkan

eacuated powder, tingkat pemvakuman tidak seketat acuum alonedan insulasi multilayer, bentuk yang rumit dapat dengan mudah

diinsulasi. $ekurangan4 ada kemungkinanmeledak dengan aluminium

di dalam atmosfir oksigen, biaya tinggi dibandingkan eacuated

powder.

;. &ultilayer *nsulations,keuntungan4 memiliki kinerja yang paling bagus

diantara jenis insulasi lainnya, ringan, kehilangan pendinginan yang

lebih rendah dibandingkan eacuated powder, lebih stabil 1tidak ada

permasalahan dengan terjadinya pemadatan bubuk2. $ekurangan4

biaya per unit volume lebih tinggi 16alaupun biaya untuk mendapatkan

kinerja yang sama lebih rendah, karena bahan yang dibutuhkan lebih

sedikit2, susah diaplikasikan untuk bentuk yang rumit, membutuhkan

tingkat pemvakuman yang tinggi dibandingkan eacuated powders.

7.8 SISTEM TRANSP;RT CAIRAN KRI;GENIK

7.8.1 Kapa! tanker

78-


29/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

ua desain dasar untuk mengangkut L"# telah mendominasi sejarah

dibuatnya kapal3kapal tanker penampung L"# yang sangat besar. esain

pertama memakai membran dimana kontainernya bergantung pada struktur

kapal untuk mensupport keseluruhan permukaan tangki. esain yang satunya

menggunakan struktur penyangga sendiri dimana tangki akan berada pada

daerah hold bottom dan bebas untuk dilebarkan dan di kerutkan sesuai

dengan lambung kapal.

Perlahan3lahan, tangki dengan membran mulai mendominasi, mungkin

dikarenakan rendahnya biaya kapital untuk pemasangan3nya. Bagaimanapun

juga, baru3baru ini, trend3nya mulai kembali lagi kepada desain yang

menggunakan penyangga sendiri, kebanyakan dikarenakan biaya life3cycle

nya yang lebih murah.

Daktor3faktor yang harus diperhatikan ketika mendesain kapal3kapal

tangki kriogenik ini termasuk ukuran optimum kapal yang ekonomis, termasuk

penyimpanan di pantai 1shore2, biaya kapital dan biaya operasi, serta

kecepatan service batasan operasi, termasuk panjang dan lebar dan batasan

kecepatan yang dibebankan oleh pelabuhan rasio boiloff bahan untuk

konstruksi, dimana untuk kontainer termasuk 0/ baja "i, stainless steel, daninvar, dan untuk insulasinya menggunakan kayu balsa, ply6ood, PF),

poliuretan, dan 6ol kaca kemudahan konstruksi dan ketahanan uji, yang

diperlihatkan dari pengalaman operasi yang telah terbukti. #ambar !.-a

mengilustrasikan sebuah desain kapal tanker kontemporer. $onfigurasi ini

memperlihatkan karakteristik lambung kapal yang besar dalam kaitannya

dengan pusat gravitasi yang lebih rendah dan sebuah sistem insulasi yang

mengganti kerugian terhadap pengkerutan dan ekspansi dari kontainer.

esain kontainer menggabungkan tiga geometri, seperti yang

diperlihatkan pada #ambar !.-b. Bagian atas hemisphere menggabungkan

sebuah bagian silindris pada ekuator. Bagian silindris ini digabungkan ke

bagian corong 1cone2 melalui sebuah transisi knuckle. Bentuk ini bertujuan

untuk mengurangi stress pada tangki dan di dalam lambung kapal. $apal3

kapal ini mampu mentransport lebih dari -78, m9 L"# pada tiap3tiap

pengirimannya.

787


30/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

Gamar 7.1< Diagram skematik #ari kapa! tanker LNG #engan peresaran sa!a$ sat"

kontainernya

7.8.* Tr"k tangki

Truk3truk tangki untuk mentransport cairan kriogenik memiliki struktur

yang hampir sama dengan kapal tanker dan didesain secara tipikal dengan

tujuan yang sama. Penekanan utama dalam desain ini adalah untuk

meminimisasi keseluruhan berat tanker dan memaksimalkan kapasitas kargo

sekaligus mengatasi cukup atau tidaknya kekuatan stukturnya. Untuk truk

tangki ini, baik rel maupun jalan biasa, sebuah percobaan dibuat untuk

membangun sebuah sistem loading dan discharging yang sesuai dan efisien

untuk dapat cepat merubah haluan dengan kehilangan transfer yang sedikit.

Tangki3tangki kontemporer di konstruksi dari aluminium atau stainless steel

dengan insulan bubuk (L%.Ukuran dari tangki3tangki modern seperti yang ditunjukkan pada

#ambar !.-- beragam dari 8 hingga 7 m 9kapasitas cairan. Sebuah unit

yang tipikal dapat menampung -9,; kg 1-9 m 92 dari oksigen cair dengan

berat keseluruhan 78,= kg ketika diisi sesuai dengan kapasitasnya. Laju

kehilangan untuk truk tangki biasanya kurang dari 7. / dari kapasitas tangki

per harinya.

Tanker dengan rel memiliki kapasitas sekitar 7.8 kali daripada truktangki biasa atau sekitar 8 m9. Laju kehilangannya keseringan diba6ah .;

789


31/31

KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "

S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$

/ dari kapasitas tangki per hari dengan menggunakan insulasi bubuk. Tangki

dengan rel biasanya memiliki panjang -!.= m dan diameter 7.! m. esain

untuk load adalah - # menyamping, 7 # vertikal, dan = # longitudinal, hal ini

mengharuskan sistem suspensi yang sesuai.

Gamar 7.11 Tr"k tangki kriogenik

78=

cryogenic tank

Documents