PERANCANGAN DAN KONSTRUKSI INSULATION
MATERIAL PADA ELEMEN PEMANASMESIN MIXER
KAPASITAS 6,9 LITER DAN PUTARAN 280 Rpm
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
ANDRI PARULIAN SIREGAR
NIM. 100421031
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ABSTRACT
Proses pencampuran dimaksudkan untuk membuat suatu bentuk uniform dari beberapa konstituan bahan cair, pasta, dan padat. Dalam kehidupan nyata alat pencampur (mixer) dapat menghasilkan suatu produk dengan homogenitas yang lebih tinggi daripada pencampuran bahan yang dilakukan secara manual atau tanpa alat (dengan tangan saja). Dalam hal ini mesin mixer dengan menggunakan elemen pemanas merupakan penemuan terbaru yang belum ada dipasaran. Pada mesin ini variasi suhu dan putaran bisa diatur ketika proses pencampuran, dilengkapi dengan insulation material berbahan rockwool untuk menahan panas tidak keluar dari sistem. Kapasitas mesin ini 6,9 liter, effisiensi transmisi 93,24 %, dan effisiensi sistem bejana pemanas 67,30 %.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas segala karunia dan rahmat-Nya yang senantiasa diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini.
Tugas Sarjana ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Sarjana yang dipilih, diambil dari mata kuliah Elemen Mesin, yaitu“Perancangan Dan Konstruksi Insulation MaterialPada Elemen Pemanas Mesin Mixer Kapasitas 6,9 Liter Dan Putaran 280 Rpm”.
Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Alfian Hamsi, M.Sc selaku dosen pembimbing Tugas Sarjana yang telah meluangkanwaktunya, membimbing dan memotivasi penulis untuk menyelesaikan Tugas Sarjana ini.
2. Kedua orang tua tercinta, ayahanda Hendris Siregar dan ibunda Linda Rismaida Siahaan dan segenap keluarga terima kasih atas doa serta dukungannya kepada penulis.
3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Seluruh Staf,Dosen dan Pegawai di Lingkungan Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
5. Mahasiswa Departemen Teknik Mesin khususnya rekan-rekan sesama stambuk 2010 jalur Ekstensi, (Siwan Ediamanta Perangin-angin,Willy Ahter Sirait)yang selalu memberikan motivasi dan kerja sama kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini.
Akhir kata, penulis mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang turut membantu dalam penyelesaian Tugas Sarjana ini, semoga Tugas Sarjana ini dapat bermanfaat untuk kita semua.
Medan, Juli 2013 Penulis,
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR TABEL ... ix
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR NOTASI ...xii
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1
1.2 Tujuan Perancangan ... 2
1.3. Batasan Masalah ... 2
1.4. Sistematika Penulisan ... 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Sejarah Rockwoll ... 4
2.1.1. Dampak Terhadap Lingkungan ... 5
2.1.2. Manfaat Rockwoll ... 7
2.1.2.1. Fire Safety ... 7
2.1.2.2. Daya Tahan Tinggi ... 8
2.1.2.3. Kemampuan yang tinggi untuk menyesuaikan ... 8
2.1.2.4. Pengurangan kebisingan ... 9
2.1.2.6. Permeabilitas ... 9
2.1.2.7. Tahan Cuaca ... 10
2.1.3. Aspek Kesehatan dari Produk Rockwoll ... 10
2.2. Aluminium ... 11
2.2.1. Sifat-sifat Aluminium ... 12
2.3. Isolasi ... 14
2.3.1. Tipe-tipe Isolasi ... 15
2.3.2. Alasan Untuk Isolasi ... 15
2.4. Perpindahan Panas ... 17
2.4.1. Konduksi ... 18
2.4.2. Konveksi ... 19
2.4.3. Persamaan Empirik Konveksi Natural permukaan Luar ... 20
2.4.3.1. Bidang Vertikal ... 21
2.4.3.2. Bidang Miring ... 23
2.4.3.3. Bidang Horizontal ... 24
BAB III METODOLOGI 3.1 Objek ... 28
3.2. Metode Perancangan ... 28
3.3.Lokasi dan Waktu Penelitian ... 30
3.3.1. Lokasi Perancangan ... 30
3.3.2.Waktu Perancangan ... 30
3.4.1. Data Primer ... 30
3.4.2. Data Sekunder ... 30
3.5. Data yang Diambil ... 31
3.6. Perancangan Mesin Mixer ... 31
3.6.1. Menentukan Kapasitas Maksimum ... 31
3.6.2. Menentukan Daya Pengaduk ... 32
3.6.3. Merencanakan Daya Motor Penggerak ... 33
3.6.4. Merencanakan Ukuran Pasak dan Alur Pasak ... 36
3.6.5. Merencanakan Sabuk Penggerak ... 38
3.6.6. Merencanakan Roda Gigi ... 43
3.6.7. Merencanakan Bantalan Pada Roda Gigi ... 53
3.6.8. Menentukan Putaran Pengaduk ... 59
3.6.9. Merencanakan Poros Pengaduk ... 60
3.6.10. Elemen Pemanas ... 62
3.6.11. Thermostat ... 63
3.6.12. Rockwoll ... 64
3.6.13. Plat Aluminium ... 65
3.6.14. Termometer ... 65
3.6.15. Speed Control ... 66
3.6.16. Rangka Mesin Mixer ... 67
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1. Insulation Material pada Elemen Pemanas ... 69
4.2. Pemilihan Bahan-bahan Isolasi ... 69
4.3. Perancangan Elemen Pemanas ... 73
4.4. Perancangan Insulation Material ... 79
4.4.1. Fibertex 450 Rockwool ... 79
4.4.2. Perancangan Plat Aluminium ... 83
4.5. Mengurangi Heat Transfer melalui Permukaan Isolasi Termal ... 85
4.6. Menghitung Laju Perpindahan Panas pada Bejana Pengaduk ... 87
4.7. Radius Kritis Isolasi ... 88
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1.KESIMPULAN ... 93
5.2.SARAN ... 93
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
Halaman 1. Tabel 2.1 Penghematan Energi dan Penghematan CO2 untuk 100 m2 insulasi
loteng untuk bangunan di Denmark ... 6
2. Tabel 3.1Faktor – Faktor Koreksi Daya yang Ditransmisikan ... 30
3. Tabel 4.1 Bahan-bahan Isolasi untuk Berbagai Penggunaan ... 70
4. Tabel.4.2. SKU Rockwool Fibertex 450 ... 80
5. Tabel.4.3. Sifat Fisik Fleksibilitas Rockwool Fibertex 450 ... 82
6. Tabel 4.4 Sifat Fisik Aluminium ... 83
DAFTAR GAMBAR
Halaman 1. Gambar2.1 Biaya energi (hilang) karena 5 % kinerja termal berkurang
dibandingkan dengan biaya energi membuat isolasi ... 8
2. Gambar 2.2 Konveksi natural pada bidang miring ... 23
3. Gambar 2.3. Konveksi natural pada bidang horizontal (type a) ... 25
4. Gambar 2.4. Konveksi natural pada bidang horizontal (type b) ... 25
5. Gambar 2.5. Konveksi natural pada ruang tertutup ... 26
6. Gambar 3.1. Bagan Proses Penulisan Skripsi ... 29
7. Gambar 3.2. Kapasitas Bejana Aduk ... 31
8. Gambar 3.3. Motor Listrik ... 33
9. Gambar 3.4. Gaya Geser pada Pasak ... 36
10.Gambar 3.5. Permukaan Sabuk -V... 39
11.Gambar 3.6. Panjang Keliling Sabuk ... 40
12.Gambar 3.7. Perancangan Poros Roda Gigi sebagai Pereduksi Putaran (a) Roda Gigi Besar (b) Roda Gigi Kecil ... 44
13.Gambar 3.8. Bagian – bagian Roda Gigi ... 46
14.Gambar 3.9. Batang Gigi Dasar ... 48
15.Gambar 3.10. Gigi dipandang sebagai balok kantiliver dengan kekuatan seragam ... 49
16.Gambar 3.11. Perbandingan Kontak (a) Garis Tekan (b) Titik Pembebanan (c) Jumlah Gigi yang Berkaitan ... 50
17.Gambar 3.12. Gambar 3 Dimensi Roda Gigi ... 53
18.Gambar 3.13. Kontruksi Bantalan Gelinding ... 54
19.Gambar 3.14. Elemen Pemanas ... 63
20.Gambar 3.15. Termostat... 63
21.Gambar 3.16. Rockwoll ... 64
22.Gambar 3.17. Plat Aluminium ... 65
23.Gambar 3.18. Termometer ... 66
24.Gambar 3.19. Speed Control ... 67
26.Gambar 3.21. Mixer dengan Elemen Pemanas ... 68
27.Gambar 4.1 (a) Rockwoll dan (b) Plat Aluminium ... 69
28.Gambar 4.2 Permukaan Elemen Pemanas ... 73
29.Gambar 4.3 Keterpasangan Elemen Pemanas dengan Bejana aduk ... 75
30.Gambar.4.4. Biji Plastik LDPE (Low Density Polyethylene) ... 78
31.Gambar.4.5. Konstruksi Insulation Material pada Elemen Pemanas ... 84
32.Gambar.4.6. Isolasi Termal pada Elemen Pemanas (a) Tampak Depan dan (b) Tampak Atas ... 85
DAFTAR NOTASI
�̇ = Laju perpindahan panas (W) k = Konduktivitas Termal ( W / (m.K))
A = Luas penampang yang terletak pada aliran panas (m2) T2 = Temperatur akhir (°C)
T1 = Temperatur awal (°C) L = Tebal plat (m)
R = Resistansi thermal ( °C/m) Ts = Temperatur plat ( K ) Tf = Temperatur fluida ( K ) Nu = Bilangan Nusselt Re = Bilangan Reynold
ρ = Massa jenis fluida (kg/m3) U = Kecepatan aliran fluida (m/s) μ = Viskositas (Ns/m2)
RaL = Bilangan Rayleigh β =1/ Tr
g = Percepatan gravitasi (9,81 m/s2) Ts = Temperatur permukaan plat (K) Tr = Temperatur referensi (K) α = Difusivitas thermal v = Viskositas kinematik
P = Daya nominal motor sebesar Fc = Faktor koreksi daya
Pd = Daya perencanaan n = Putaran normal
�� = Faktor koreksi yang dipilih adalah 3
Cb = Faktor koreksi yang dipilih adalah 2,3 � = Momen puntir
τa = Tegangan geser yang diijinkan �� = Kekuatan tarik bahan poros ��1 = Faktor keamanan yang diambil (6) ��2 = Faktor keamanan yang diambil (3) b = Lebar pasak
t = Tinggi pasak
τ = Tegangan geser l = Panjang pasak
d1 = Diamter lingkar jarak roda gigi penggerak (mm) d2 =Diamter lingkar jarak roda gigi penerus (mm) ɑ = Jarak sumbu poros (mm)
H = Kedalaman puncak m = Modul
�� = Kelonggaran puncak Z = Panjang lintasan kontak te = Jarak bagi normal � = Perbandingan kontak v = Kecepatan keliling Ft = Gaya tangensial Fr = Beban radial Fa = Beban aksial = 0
x = Faktor beban radial = 1 y = Faktor beban aksial = 0
v = Pembebanan pada cincin dalam yang berputar = 1 fn = Faktor keamanan
fh = Faktor umur
C = Kapasitas nominal dinamis Ln = Umur nominal bantalan
a1 = Faktor keandalan 95% , = 0,62 (tabel 4.10 Lit 1 hal 137) a2 = Faktor bahan = 1 (baja dicairkan secara terbuka)
Drg = diameter roda gigi z1 = Jumlah gigi Penggerak z2 = Jumlah gigi yang digerakkan n1 = Putaran Penggerak (rpm)
n2 = Putaran yang direncanakan (rpm)
ℎ� = koefisien perpindahan panas dari atau ke bejana berjaket �� = diameter bejana
k = konduktivitas termal fluida cair L = panjang dayung (paddle)
B = jarak antara dayung dengan dasar bejana N = kecepatan agitator
� = massa jenis fluida � = viskositas fluida C = kapasitas panas
ABSTRACT
Proses pencampuran dimaksudkan untuk membuat suatu bentuk uniform dari beberapa konstituan bahan cair, pasta, dan padat. Dalam kehidupan nyata alat pencampur (mixer) dapat menghasilkan suatu produk dengan homogenitas yang lebih tinggi daripada pencampuran bahan yang dilakukan secara manual atau tanpa alat (dengan tangan saja). Dalam hal ini mesin mixer dengan menggunakan elemen pemanas merupakan penemuan terbaru yang belum ada dipasaran. Pada mesin ini variasi suhu dan putaran bisa diatur ketika proses pencampuran, dilengkapi dengan insulation material berbahan rockwool untuk menahan panas tidak keluar dari sistem. Kapasitas mesin ini 6,9 liter, effisiensi transmisi 93,24 %, dan effisiensi sistem bejana pemanas 67,30 %.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam sebuah industri, mesin dan alat merupakan sarana penunjang yang paling penting bagi kelancaran produksi. Untuk dapat bersaing dengan yang lain suatu industri harus bekerja secara efekif dan efisien. Cara kerja yang demikian dapat dicapai bila industri tersebut didukung oleh sistem manajemen yang baik dan juga bantuan mesin dan alat penunjang produksi yang tepat.
Proses pencampuran merupakan salah satu proses yang penting dan sering dijumpai pada sebuah industri. Pada proses pencampuran ini sebagian besar produk dihasilkan. Bahan baku dapat diolah dan dicampurkan dengan bahan – bahan lainnya. Mesin yang biasa digunakan unuk proses pencampuran ini disebut mixer. Bila dilihat dari segi fungsinya, mixer dapat digolongkan sebagai mesin pengolah. Mesin pengolah merupakan mesin yang digunakan untuk menyelenggarakan proses pengolahan.
Prinsip pencampuran bahan banyak diturunkan dari prinsip mekanika fluida dan perpindahan bahan akan ada bila terjadi gerakan atau perpindahan bahan yang akan dicampur baik secara horizontal ataupun vertical. Prinsip pencampuran didasarkan pada peningkatan pengacakan dan distribusi- distribusi atau lebih komponen yang mempunya sifat yang berbeda. Derajat pencampuran dapat dikarakterisasi dari waktu yang dibutuhkan, keadaan produk atau bahkan jumlah tenaga yang dibutuhkan untuk melakukan pencampuran. Derajat keseragaman pencampuran, dalam diukur dari sample yang diambil selama pencampuran, dalam hal ini jika komponen yang dicampur telah terdistribusi mealui komponen lain secara random (acak), maka dikatakan pencampuran telah berlangsung dengan baik. Proses pencampuran dimaksudkan untuk membuat suatu bentuk uniform dari beberapa konstituan baik liquid/ solid (pasta) atau solid/ solid dan kadang liquid-gas.
dilakukan secara manual atau tanpa alat (dengan tangan saja). Pencampuran dapat dikelompokkan menjadi tiga, yaitu: pengadukan pada bahan cair termasuk suspensi di dalamnya, pencampuran bahan bersifat viscous dan pencampuran bahan partikel padat.
Untuk itu penulis membuat skripsi perancangan dan pembuatan mesin mixer dengan inovasi terbaru yang belum ada di pasaran. Mesin mixer dengan menggunakan pemanas yang digunakan untuk pencampuran bahan-bahan komposit dan thermoplastic yang membutuhkan panas dalam proses pencampuran.
1.2 Tujuan Perancangan
Adapun tujuan dari rancangan mesin Mixer dengan sistem pemanas ini antara lain:
1. Mengetahui fungsi insulation material pada koil pemanas. 2. Mengetahui performance insulation.
1.3 Batasan Masalah
Dalam penulisan ini penulis hanya membahas tentang perancangan dan pengaruh insulation material pemanas pada mesin mixer.
1.4 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah mengetahui isi tugas sarjana ini, maka uraian dari masing-masing bab dapat diringkas secara garis besar sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
dibahas maka dibuat batasan masalah yaitu tentang perancangan insulation material pada mesin mixer dengan menggunakan pemanas.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Merupakan Tinjauan Pustaka yang berisikan tentang rockwool, aluminium sebagai insulation material, dan perpindahan panas.
BAB III : METODOLOGI
Merupakan Metodologi Penelitian yang berisikan tentang tempat dimana dilakukan penelitian, waktu penelitian, dan mekanisme pengumpulan data tentang spesifikasi mesin mixer yang ada hubungannya dengan judul skripsi. Dilanjutkan dengan perhitungan dari data yang diperoleh untuk perancangan mesin mixer.
BAB IV : ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
Merupakan data dari BAB II dan BAB III yang dianalisa di BAB ini dan dibahas untuk mengetahui perpindahan panas yang terjadi antara elemen pemanas dengan insulation material dan panas yang hilang.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Sejarah Rockwoll
Pada tahun 1987, Komisi Brundtland mendefinisikan keberlanjutan sebagai pembangunan yang memenuhi dengan kebutuhan saat ini tanpa mengorbankan kemampuan generasi mendatang untuk memenuhi kebutuhannya sendiri (Brundtland, 1987). Untuk bahan isolasi, ini berarti bahwa mereka harus diproduksi dan digunakan dengan cara yang menghemat sumber daya yang paling dengan dampak sekecil mungkin pada sumber daya, manusia dan alam selama siklus hidup penuh produk. Energi yang paling berkelanjutan disimpan energi. Rockwool produk insulasi mungkin solusi yang paling berkelanjutan untuk daftar panjang, alasannya:
1. Penggunaan bahan baku alami dan terbaru yang melimpah diproduksi insulasi rockwool Sifat tahan api yang unik.
2. Rockwool isolasi yang dikombinasikan dengan kinerja thermal jangka panjang, dimensi stabilitas, penyerapan suara / isolasi dan air repellence. 3. Fitur unik dari daya tahan eksternal (dalam isolasi, fasad eksternal dan atap)
dan bio-kelarutan dalam tubuh. 4. Tidak ada klasifikasi berbahaya (s).
5. Fakta bahwa rockwool tidak menggunakan bahan baku atau mengandung zat yang bersifat karsinogenik, mutagenik atau beracun untuk reproduksi (CMR bahan lainnya) atau kepedulian sangat tinggi atau BPO.
6. Bahkan ketika tidak lagi digunakan, isolasi rockwool dapat didaur ulang ketika sebuah bangunan didekonstruksi pada akhirnya hidup. Produk insulasi Rockwool mungkin yang paling solusi yang berkelanjutan.
minyak mineral murni adalah kemudian ditambahkan untuk membuat material yang stabildan anti air. Diperlakukan wol batu kemudian dipanaskan sampai 200-250 º C untuk menyembuhkan pengikat.
Bahan baku utama batu wol adalah basalt, anorthosite, dan briket disemen dapat diakses cadangan bahan ini cukup besar untuk memasok permintaan manusia saat selama jutaan tahun yang pada dasarnya tak ada habis-habisnya (Dahl et al.). Batu proses manufaktur wol sangat baik cocok untuk produk daur ulang limbah tertentu di pabrik Rockwool Group, mendaur ulang sampah kita, wol batu bangunan-situs sampah, dan bahan baku sekunder industri lain menjadi batu produk wol isolasi baru (Dahl et al.). Setiap tahun, sekitar 400.000 ton anorganik atau bahan mudah terbakar residu dari industri lain digunakan dalam pembuatan produk rockwool. Seleksi yang ketat dan prosedur pengurangan yang dipelihara untuk memastikan kontrol emisi mudah terbakar limbah dan coke yang dibakar dalam cungkup untuk mencairkan baku bahan kokas sendiri terbuat dari batubara, yang merupakan bahan bakar fosil yang paling melimpah di dunia (International Energy Outlook).
2.1.1 Dampak Terhadap Lingkungan
Percaya bahwa energi yang paling berkelanjutan disimpan energi, Grup Rockwool juga berkomitmen untuk proses yang berkesinambungan untuk mengurangi dampak negatif dari kegiatan produksinya. Hal ini dicapai dengan melakukan investasi pada teknologi mutakhir (misalnya, efisiensi tinggi sistem filter dan tanaman after-burner) untuk meminimalkan penggunaan sumber daya dan untuk mengurangi emisi polutan ke udara, air dan tanah. Dengan memenuhi Uni Eropa Clean Air batas directive, itu dipastikan bahwa emisi dari pabrik tidak akan menimbulkan resiko terhadap kesehatan penduduk setempat.
terencana dan terkoordinasi dengan hati-hati, menggunakan kolaboratif sistem perencanaan dengan perusahaan operator profesional untuk memaksimalkan efisiensi dan meminimalkan dampak lingkungan. Dimanapun memungkinkan, modus transportasi yang paling berkelanjutan (kereta atau perahu, misalnya) digunakan. Rockwool juga di balik upaya untuk mempromosikan Sistem Modular Eropa (EMS), yang menggunakan hemat energi truk besar volume dan saat ini menjalani pengujian di Uni Eropa.
Tabel 2.1. Penghematan energi dan penghematan CO2 untuk 100 m2 insulasi loteng untuk bangunan di Denmark.
Konstruksi U-nilai * W / m² K
Kehilangan panas 50 years/100 m² loteng dalam liter
pemanasan * minyak
Energi disimpan dalam liter minyak pemanas /100 m² loteng insulation/50 tahun.
Ton CO2 yang disimpan untuk 100 m² loteng di 50 tahun. 1.54 0.42 0.14 0.10 0.072 55,400 15,100 5,200 3,700 2,600 0 40,400 50,300 51,700 52,800 0 108 135 139 142 Ket:
* Di sini U-nilai mengacu pada konstruksi loteng, diukur dalam W/m2 K.
** 1 liter minyak pemanas = 36 MJ = 10 kWh.
Tabel 2.1 menunjukkan bagaimana menggunakan rockwool untuk melindungi loteng dirumah Denmark dapat menyimpan sejumlah besar energi lebih dari 50 tahun. Kolom 1 memberikan 'U-value' (panas Nilai transmisi komponen bangunan) menurut untuk setiap tingkat (atau tidak) isolasi. Baris 1 menunjukkan apa terjadi jika loteng tidak terisolasi sama sekali, di sini, panas kerugian selama periode 50-tahun datang ke 55.440 besar liter minyak pemanas, dan tidak ada energi atau CO2 yang disimpan sepanjang waktu itu. Baris 3 menunjukkan bahwa jika 250 mm insulasi rockwool diinstal, kehilangan panas ini berkurang sepuluh kali, menghasilkan penghematan 50.300 liter pemanasan minyak, dibandingkan dengan loteng uninsulated investasi ini menghasilkan penghematan 135 ton CO2 untuk 100 m2 loteng lebih dari 50 tahun.
2.1.2. Manfaat Rockwoll
2.1.2.1. Fire Safety
Gambar 2.1. Biaya energi (hilang) karena 5% kinerja termal berkurang dibandingkan dengan biaya energi membuat isolasi.
2.1.2.2. Daya Tahan Tinggi
Produk insulasi rockwool dahulu sangat tahan lama karena mempertahankan mekanik mereka properti, memiliki stabilitas dan dimensi tinggi kekakuan, yang tidak terpengaruh oleh perubahan suhu atau kelembaban. Akibatnya, baik digunakan secara internal atau eksternal, insulasi rockwool mempertahankan aslinya ketebalan sepanjang masa bangunan. ini benar bahkan di bawah beban berkelanjutan dan berat jutaan - m² lantai beton telah diletakkan di atas rockwool isolasi di seluruh dunia, dengan tidak ada bukti jangka panjang merayap.
2.1.2.3. Kemampuan yang tinggi untuk menyesuaikan
2.1.2.4. Pengurangan Kebisingan
Produk rockwool dapat memberikan tingkat yang sangat tinggi penyerapan suara (Laboratoire du Trois), properti yang digunakan secara efisien di akustik langit-langit. Isolasi rockwool di dinding, atap dan di bawah lantai mencegah kebisingan dari luar atau dari yang berdekatan kamar menembus bangunan. Sebuah konstruksi dinding baik menggunakan insulasi rockwool akan membantu mengurangi transmisi kebisingan lebih dari 50 desibel (dB), sekitar 20 dB lebih dari konstruksi tanpa isolasi. Untuk menempatkan ini dalam konteks, bagi manusia, suatu 10 Perbedaan dB terdengar sebagai penggandaan (atau mengurangi separuh) dari suara terdengar (Iklim & Environment).
2.1.2.5. Repellence Air dan Pertumbuhan Jamur
Produk insulasi rockwool keduanya anti air dan tahan kelembaban. Hambatan difusi bahan isolasi rockwool sesuai dengan yang masih udara. Karena itu, insulasi rockwool tidak menjebak kelembaban, tetapi membantu melepaskannya. Kelembaban dan nutrisi adalah kondisi yang diperlukan untuk pertumbuhan jamur. Sejak lebih dari 95% dari rockwool produk insulasi terbuat dari serat anorganik, ada sedikit sumber nutrisi untuk memungkinkan pertumbuhan jamur. karena ini dan repellence air produk, tidak ada perlu menambahkan fungisida (Klamer et al.).
2.1.2.6. Permeabilitas
2.1.2.7. Tahan Cuaca
Rockpanel bahan papan yang digunakan dalam hujan layar cladding konstruksi dan menggambarkan sifat resistansi udara dari serat wol batu.
2.1.3. Aspek Kesehatan Dari Produk Rockwoll
Rockwool telah mengembangkan sebuah alumina tinggi, silika rendah wol batu untuk menggantikan wol batu tradisional (Guldberg et al.; IARC Monografi). Ketika diuji pada hewan, jenis wol batu ditemukan menjadi non-karsinogenik (IARC Monografi; IARC Siaran Pers, Kamstrup dkk):, komposisi kimia meningkatkan biosolubility dan hasil dalam penghapusan cepat dari serat dari paru-paru. Tinggi alumina, silika rendah wol menghilang sekitar 10 kali lebih cepat dari paru-paru dibandingkan wol batu tradisional (Guldberg et al;. IARC Monografi).
Dua contoh dari Swiss menggambarkan lebih jauh penurunan permintaan energi. Contoh pertama dari Basel menunjukkan bagaimana rumah keluarga beberapa direnovasi sehingga membutuhkan energi nol untuk pemanas, air panas dan sistem ventilasi udara dengan pemulihan panas. Renovasi ini melibatkan isolasi tambahan, batu wol fasad eksternal (tebal 20 cm), dan wol batu ekstra di loteng (U-value <0,10 W / m² K). Kolektor panas, 40 besar penyimpanan air m³, pompa panas dan fotovoltaik sel juga diinstal.
bio-kelarutan high alumina, serat silika rendah hanya terjadi di dalam tubuh (karena kehadiran asam karboksilat polivalen).
Jadi, meskipun serat hilang dengan cepat dari paru-paru, mereka tetap sangat tahan lama di luar tubuh. Selain itu, selama pengujian laboratorium, rockwool isolasi produk telah ditandai sebagai non-berdebu ketika dibandingkan dengan bahan isolasi lain (National Institut Kesehatan Kerja). Dalam beberapa keadaan, serat kasar dapat menyebabkan gatal sementara pada kulit. Dalam rangka meminimalkan paparan debu, praktek kerja yang direkomendasikan, termasuk piktogram, disediakan pada kemasan semua produk insulasi rockwool.
2.2. Aluminium
Aluminium adalah logam yang paling banyak terdapat di kerak bumi, dan unsur ketiga terbanyak setelah oksigen dan silikon. Aluminium terdapat di kerak bumi sebanyak kira-kira 8,07% hingga 8,23% dari seluruh massa padat dari kerak bumi, dengan produksi tahunan dunia sekitar 30 juta ton pertahun dalam bentuk bauksit dan bebatuan lain (corrundum, gibbsite, boehmite, diaspore, dan lain-lain) (USGS). Sulit menemukan aluminium murni di alam karena aluminium merupakan logam yang cukup reaktif.
Selama 50 tahun terakhir, aluminium telah menjadi logam yang luas penggunaannya setelah baja. Perkembangan ini didasarkan pada sifat-sifatnya yang ringan, tahan korosi, kekuatan dan ductility yang cukup baik (aluminium paduan), mudah diproduksi dan cukup ekonomis. Yang paling terkenal adalah penggunaan aluminium sebagai bahan pembuat pesawat terbang, yang memanfaatkan sifat ringan dan kuatnya.
Resistansi terhadap korosi terjadi akibat fenomena pasivasi, yaitu terbentuknya lapisan aluminium oksida ketika aluminium terpapar dengan udara bebas. Lapisan aluminium oksida ini mencegah terjadinya oksidasi lebih jauh. Aluminium paduan dengan tembaga kurang tahan terhadap korosi akibat reaksi galvanik dengan paduan tembaga.
Aluminium juga merupakan konduktor panas dan elektrik yang baik. Jika dibandingkan dengan massanya, aluminium memiliki keunggulan dibandingkan dengan tembaga, yang saat ini merupakan logam konduktor panas dan listrik yang cukup baik, namun cukup berat.Aluminium murni 100% tidak memiliki kandungan unsur apapun selain aluminium itu sendiri, namun aluminium murni yang dijual di pasaran tidak pernah mengandung 100% aluminium, melainkan selalu ada pengotor yang terkandung di dalamnya. Pengotor yang mungkin berada di dalam aluminium murni biasanya adalah gelembung gas di dalam yang masuk akibat proses peleburan dan pendinginan/pengecoran yang tidak sempurna, material cetakan akibat kualitas cetakan yang tidak baik, atau pengotor lainnya akibat kualitas bahan baku yang tidak baik (misalnya pada proses daur ulang aluminium). Umumnya, aluminium murni yang dijual di pasaran adalah aluminium murni 99%, misalnya aluminium foil.
Pada aluminium paduan, kandungan unsur yang berada di dalamnya dapat bervariasi tergantung jenis paduannya. Pada paduan 7075, yang merupakan bahan baku pembuatan pesawat terbang, memiliki kandungan sebesar 5,5% Zn, 2,5% Mg, 1,5% Cu, dan 0,3% Cr. Aluminium 2014, yang umum digunakan dalam penempaan, memiliki kandungan 4,5% Cu, 0,8% Si, 0,8% Mn, dan 1,5% Mg. Aluminium 5086 yang umum digunakan sebagai bahan pembuat badan kapal pesiar, memiliki kandungan 4,5% Mg, 0,7% Mn, 0,4% Si, 0,25% Cr, 0,25% Zn, dan 0,1% Cu.
2.2.1. Sifat-sifat Aluminium
seng, kromium, mangan, timah dan titanium.Besi adalah elemen biasanya hadir dan biasanya dianggap sebagai pengotor.
Aluminium-dasar paduan mungkin secara umum akan ditandai sebagai sistem eutektik, mengandung bahan intermetalik atau unsur-unsur sebagai fase berlebih. Karena kelarutan relatif rendah sebagian besar elemen paduan dalam aluminium dan paduan kompleksitas yang dihasilkan, salah satu paduan dasar aluminium dapat berisi beberapa fase logam. Fase ini biasanya lebih larut lumayan dekat suhu eutektik dari pada suhu kamar, sehingga memungkinkan untuk panas mengobati beberapa dari paduan oleh solusi dan penuaan panas perawatan.
Dalam pengertian kimia aluminium merupakan logam yang reaktif. Apabila di udara terbuka akan bereaksi dengan oksigen, jika reaksi berlangsung terus maka aluminium akan rusak dan sangat rapuh. Permukaan aluminium sebenarnya bereaksi bahkan lebih cepat daripada besi.Namun lapisan luar aluminium oksida yang terbentuk pada permukaan logam itu merekat kuat sekali pada logam dibawahnya, dan membentuk lapisan yang kedap.Oleh karena itu dapat dipergunakan untuk keperluan kontruksi tanpa takut pada sifat kimia yang sangat reaktif. Tapi jika logam bertemu dengan alkali lapisan oksidanya akan mudah larut. Lapisan oksidanya akan bereaksi secara aktif dan akhirnya akan mudah larut pada cairan sekali. Sebaliknya berbagai asam termasuk asam nitrat pekat tidak berpengaruh terhadap aluminium karena lapisan aluminium kedap terhadap asam.
Aluminium merupakan logam ringan yang mempunyai ketahan korosi yang sangat baik karena pada permukaannya terhadap suatu lapisan oksida yang melindungi logam dari korosi dan hantaran listriknya cukup baik sekitar 3,2 kali daya hantar listrik besi. Berat jenis aluminium 2,643 kg/m3 cukup ringan dibandingkan logam lain.
pangerjaan panas maka dapat diperoleh paduannya dengan kekuatan melebihi 700 MPa paduannya.
Aluminium dapat ditempa, diekstruksi, dilengkungkan, direnggangkan, diputar, dispons, dirol dan ditarik untuk menghasilkan kawat. Dengan proses pemanasan dapat diperoleh aluminium dengan bentuk kawat foil, lembaran pelat dan profil. Semua paduan aluminium ini dapat dimampu bentuk (wrought alloys) dapat dimesin, dilas dan dipatri.
2.3. Isolasi
Isolasi panas ditandai dengan konduktivitas panasnya yang rendah dan oleh karena itu mampu menjaga panas tertahan didalam atau diluar sistim dengan mencegah perpindahan panas ke atau dari lingkungan luar. Bahan- bahan isolasinya berpori dan mengandung sejumlah besar sel-sel udara yang tidak aktif. Sejumlah besar energi bisa hilang tanpa menggunakan isolasi atau jika isolasinya tidak efisien atau pemasangannya tidak benar.
Ada berbagai macam bahan isolasi yang tersedia di pasar, tetapi kebanyakan terutama terbuat dari fiberglass, wol mineral, polietilen, busa, atau kalsium silikat. Seperti Ethafoam Polyethylene Foam terpal, Solimide Polimide Foam Lembar, FPC Fiberglass Reinforced Silicone Foam terpal, Silicone Sponge Karet Lembar, fiberglass / wol mineral isolasi selimut, mineral kawat-diperkuat isolasi wol, Reflect-Semua Isolasi, pasir curah minera isolasi wol, gabus lembaran isolasi, foil berwajah isolasi fiberglass, dicampur spons lembaran karet, dan banyak lainnya.
Isolasi panas dapat menurunkan kehilangan panas, memberikan keuntungan sebagai berikut:
1. Penurunan pemakaian bahan bakar.
2. Pengendalian proses yang lebih baik dengan mencapai suhu proses pada tingkatan yang konstan.
3. Pencegahan korosi dengan menjaga permukaan terbuka sistim pendinginan diatas titik embun.
5. Peredaman terhadap getaran
Disamping itu kondisi kerja para karyawan menjadi lebih baik karena isolasi melindungi mereka dari kotak langsung dengan permukaan panas dan panas radian dan sebab isolasi dapat mengurangi tingkat kebisingan.
2.3.1. Tipe-tipe isolasi
Isolasi dapat diklasifikasikan berdasarkan pada tiga kisaran suhu yang digunakan masing – masing :
1. Isolasi Suhu Rendah (sampai 90oC), yang digunakan untuk lemari es, sistim air panas dan dingin, tangki penyimpanan, dll. Bahan yang paling banyak digunakan adalah gabus, kayu, magnesia 85 persen, serat mineral, polyurethane dan gabus putih EPS /expanded polystyrene
2. Isolasi Suhu Menengah (90 – 325oC), yang digunakan dalam pemanasan suhu rendah dan peralatan pembangkit steam, jalur steam, saluran cerobong, dll. Bahan yang paling banyak digunakan adalah magnesia 85 persen, asbes, kalsium silikat dan serat mineral.
3. Isolasi Suhu Tinggi (325oC dan diatasnya), yang biasanya digunakan untuk boiler, sistim steam lewat jenuh, pemanggang oven, pengering dan tungku. Bahan yang paling banyak digunakan adalah asbes, kalsium silikat, serat mineral, mika, vermiculite, semen tahan api, silika dan serat keramik.
2.3.2.Alasan Untuk Isolasi
Berbagai alasan untuk menggunakan isolasi dapat diringkas sebagai berikut:
a) Konservasi Energi Konservasi energi dengan mengurangi tingkat panas aliran adalah alasan utama untuk permukaan isolasi. Bahan isolasi yang akan menunjukkan hasil yang memuaskan dalam kisaran suhu 268 ° C sampai 1000 ° C ( 450 ° F sampai 1800 ° F) banyak tersedia.
itu dari sengaja menyentuh permukaan panas dan membakar diri (Gambar 7-33). Untuk mencegah bahaya ini dan untuk mematuhi Keselamatan OSHA (dan Kesehatan Kerja Administrasi) standar, suhu permukaan panas harus dikurangi menjadi di bawah 60 ° C (140 ° F) oleh isolasi. Juga, berlebihan panas datang dari permukaan yang panas menciptakan lingkungan tidak menyenangkan pekerja, yang merugikan mempengaruhi kinerja atau produktivitas para pekerja, terutama di musim panas.
c) Mempertahankan Suhu Proses Beberapa proses dalam kimia industri adalah suhu-sensitif, dan mungkin menjadi perlu untuk mengisolasi tangki proses dan bagian aliran besar-besaran untuk mempertahankan yang sama suhu di seluruh.
d) Mengurangi Suhu Variasi dan Fluktuasi Suhu di sebuah kandang dapat bervariasi antara bagian tengah dan tepi jika kandang tidak terisolasi. Sebagai contoh, suhu di dekat dinding rumah buruk terisolasi jauh lebih rendah dari suhu di midsections. Juga, suhu dalam kandang yang tidak diisolasi akan mengikuti perubahan suhu di lingkungan erat dan berfluktuasi. Isolasi meminimalkan suhu nonuniformity dalam kandang dan memperlambat fluktuasi.
e) Kondensasi dan Pencegahan Korosi uap air di udara mengembun pada permukaan yang suhunya di bawah titik embun, dan permukaan luar dari tangki atau pipa yang berisi fluida dingin sering jatuh di bawah suhu titik embun kecuali mereka memiliki isolasi yang memadai. Cairan air di permukaan terbuka dari tangki logam atau pipa dapat mempromosikan korosi serta pertumbuhan alga. f) Perlindungan Kerusakan Api saat kebakaran dapat diminimalkan
dengan mempertahankan mudah terbakar berharga dalam kotak pengaman yang terisolasi dengan baik. Isolasi dapat menurunkan laju aliran panas ke tingkat sedemikian rupa sehingga suhu di kotak tak pernah naik ke tingkat yang tidak aman saat kebakaran.
membekukan dan meledak sebagai hasilnya perpindahan panas dari air ke lingkungan dingin. Pecahnya pipa sebagai akibat dari pembekuan dapat menyebabkan kerusakan besar. Memadai isolasi akan memperlambat hilangnya panas dari air dan mencegah pembekuan selama paparan terbatas pada suhu subfreezing. Sebagai contoh, meliputi sayuran selama malam yang dingin akan melindungi mereka dari pembekuan, dan mengubur pipa air di dalam tanah pada kedalaman yang cukup akan menjaga mereka dari pembekuan selama seluruh musim dingin. Mengenakan sarung tangan tebal akan melindungi jari dari kemungkinan radang dingin. Juga, logam cair atau plastik dalam wadah akan memperkuat pada permukaan bagian dalam jika wadah tidak benar terisolasi.
h) Mengurangi Kebisingan dan Getaran Manfaat tambahan dari isolasi termal adalah kemampuannya untuk meredam kebisingan dan getaran (Gambar 7-34). Itu bahan isolasi berbeda dalam kemampuan mereka untuk mengurangi kebisingan dan getaran, dan jenis yang tepat dapat dipilih jika pengurangan kebisingan adalah penting pertimbangan.
2.4. Perpindahan Panas
Panas dapat berpindah dari suatu tempat atau benda ketempat atau ke benda lain. Panas dapat berpindah dari suatu zat yang lebih panas ke zat yang lebih dingin. Dengan kata lain, panas hanya akan berpindah dari satu benda ke benda lainnya bila terdapat perbedaan temperatur diantara dua benda tersebut. Atau panas akan berpindah dari benda yang bertemperatur lebih tinggi ke benda yang temperatur lebih rendah. Karena itu dapat disimpulkan bahwa perbedaan
temperatur (Δt) adalah merupakan potensial pendorong bagi proses perpindahan
2.4.1. Konduksi
Konduksi adalah perpindahan panas suatu benda yang partikel-partikel dalam benda tersebut menstransfer energi melalui tumbukan. Konduksi Panas hanya terjadi apabila terdapat perbedaan temperatur.
Panas yang mengalir secara konduksi dari daerah yang bertemperatur tinggi ke daerah yang bertemperatur rendah. Laju perpindahan panas konduksi dapat dinyatakan dengan Hukum Fourrier .
�̇ = −�� ��2−�� 1� Dimana, �̇ = Laju perpindahan panas (W)
k = Konduktivitas Termal ( W / (m.K))
A = Luas penampang yang terletak pada aliran panas (m2) T2 = Temperatur akhir (°C)
T1 = Temperatur awal (°C) L = Tebal plat (m)
Persamaan (2.1) dapat disederhanakan menjadi persamaan yang dikenal dengan konsep resistansi thermal yang dianalogikan dengan resistansi listrik. Hal ini karena laju aliran kalor dianggap sebagai sebuah aliran listrik yang mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah (perbedaan temperatur). Konsep resistansi thermal juga berlaku untuk kedua jenis perpindahan panas yang lain. Dengan demikian, persamaan (2.3) menjadi:
�̇ = − ��2−�1 � � � = ��
���
Dimana, �̇ = Laju perpindahan panas (W) k = Konduktivitas Termal ( W / (m.K))
A = Luas penampang yang terletak pada aliran panas (m2) T2 = Temperatur akhir (°C)
R = Resistansi thermal ( °C/m)
2.4.2. Konveksi
Perpindahan panas konveksi terjadi di antara permukaan benda dan suatu fluida. Dengan kata lain, perpindahan panas konveksi adalah perpaduan perpindahan panas konduksi dengan suatu aliran fluida. Perpindahan panas konveksi terdiri dari tiga jenis, yaitu konveksi paksa aliran dalam, aliran luar, dan alamiah. Apabila aliran fluida disebabkan oleh blower/fan maka disebut konveksi paksa dan apabila disebabkan oleh gradien massa jenis maka disebut konveksi alamiah. Pada umumnya laju perpindahan panas dapat dinyatakan dengan hukum persamaan pendinginan Newton,yaitu sebagai berikut:
�̇ =ℎ���� − ���
Dimana, �̇ = Laju perpindahan panas (Watt) h = Koefisien konveksi ( W / m2. K ) A = Luas permukaan kolektor surya m2 Ts = Temperatur plat ( K )
Tf = Temperatur fluida ( K )
Nilai koefisien konveksi dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut ini:
ℎ= ���
� Dimana, h = koefisien konveksi ( W / m2. K )
Nu = Bilangan Nusselt
k = konduktivitas termal (W/m.K) L = panjang plat (m)
Aliran transisi merupakan pola aliran yang berada diantara aliran laminar dan turbulen.
Persamaan yang digunakan untuk menghitung bilangan Reynold adalah sebagai berikut:
�� = ���� Dimana, Re = bilangan Reynold
ρ = massa jenis fluida (kg/m3) U = kecepatan aliran fluida (m/s) L = Panjang pipa (m)
μ = viskositas (Ns/m2)
2.4.3. Persamaan Empirik Konveksi Natural permukaan Luar
Persamaan mencari bilangan Nu yang diturunkan secara analitik dan menghasilkan persamaan: 25 , 0 25 , 0 Pr 952 , 0 Pr 678 , 0 Nu +
= RaL
Di dapat dengan asumsi bahwa aliran adalah laminar. Validasi yang dilakukan dengan cara eksperimen membuktikan adanya penyimpangan dari persaman tersebut dengan hasil eksperimen. Hal ini, salah satunya diakibatkan adanya efek turbulensi. Penentuan kondisi aliran pada kasus konveksi natural adalah menggunakan bilangan Ra yang telah didefenisikan pada persamaan:
να β( ) 3
L T T g
Ra s r
L
− =
informasi bahwa bilangan Nu dari suatu masalah konveksi natural dapat dirumuskan sebagai berikut:
m L
CRa = Nu
Dimana C dan m adalah konstanta yang tergantung pada permukaan, jenis fluida dan besar bilangan Rayleigh.
Permasalahannya sekarang adalah mencari konstanta C dan m yang sesuai untuk suatu kasus konveksi natural. Kedua konstanta ini dihitung dengan menggunakan data eksperimen. Dengan menggunakan data-data eksperimen yang baik maka seorang peneliti dapat mengajukan konstanta yang sesuai, cara inilah yang dikenal dengan cara membangun persamaan empirik. Beberapa peneliti telah mengajukan persamaan untuk beberapa kasus yang akan ditampilkan pada bagian berikut. Persamaan akan dibagi berdasarkan bentuk permukaan dan kondisi permukaan apakah untuk temperatur konstan atau untuk flux konstan.
2.4.3.1. Bidang vertikal
Arah aliran fluida akibat konveksi natural pada bidang vertikal mempunyai dua kemungkinan. Pertama temperatur bidang lebih tinggi dari temperatur fluida sehingga fluidanya mengalir ke atas atau sebaliknya temperatur bidang lebih rendah dari temperatur fluida, sehingga arah aliran ke bawah. Secara kuantitatif persamaan mencari nilai bilangan Nu adalah sama, hanya arahnya saja yang berbeda.
a. Untuk bidang vertikal dengan Ts konstan
Parameter bilangan Rayleigh dihitung dengan menggunakan panjang bidang L dan dinyatakan dengan RaL. Untuk kasus ini ada
beberala alternatif yang dapat digunakan. Persamaan yang paling sederhana dapat dijumpai pada McAdams (1954), Warner dan Arpaci (1968), dan Bayley (1955), yaitu:
25 , 0 59 , 0
Nu= RaL untuk
9 4
Kedua persamaan benar-benar sangat mirip dengan persamaan. Keunggulan dari persamaan ini adalah bentuknya yang sangat sederhana sehingga mudah untuk digunakan. Tetapi kedua persamaan ini kurang teliti. Untuk meningkatkan ketelitiannya persamaan yang direkomendasikan Churchill dan Chu (1975) dapat digunakan.
2 27 8 16 9 6 1 ] ) Pr 492 , 0 ( 1 [ 387 , 0 825 , 0 Nu + +
= RaL
Persamaan ini diklaim berlaku untuk semua rentang bilangan RaRLR. Dan jika ingin lebih teliti lagi, untuk bilangan Rayleigh yang lebih rendah 9
10 ≤ L
Ra , Churchill dan Chu (1975) menyarankan
persamaan berikut: 9 4 16 9 4 1 ] ) Pr 492 , 0 ( 1 [ 67 , 0 68 , 0 Nu + +
= RaL
Meskipun kedua persamaan ini mempunyai bentuk yang sangat berbeda dengan hasil analitik pada persamaan (2.17), tetapi pada kasus tertentu dapat memberikan hasil yang sama. Telah disebutkan bahwa penyelesaiaan analitik didapatkan dengan asumsi bahwa aliran yang terjadi adalah laminar dimana bilangan RaRLR kecil. Jika bilangan ini kecil, bagian kanan dari persamaan (2.12) dan persamaan (2.13) akan bisa diabaikan. Sebagai hasilnya bilangan Nu untuk kedua persamaan akan mendekati 0,68 dan 0,825P2P ≈0,68. Demikian juga hasil analitik pada persamaan (2.17) akan mendekati 0,678. Kesimpulannya memberikan angka yang sama. Tetapi sebaliknya jika bilangan Ra RL R besar masing-masing persamaan ini akan menyimpang dan disarankan menggunakan yang sesuai rekomendasi.
b. Bidang vertikal dengan flux q′′ konstan
Karena memang temperatur tidak diketahui, maka temperatur yang digunakan pada persamaan adalah temperatur rata-rata, dan dirumuskan dengan persamaan:
(
)
h q T Ts− r = ′′
Dengan menggunakan persaman ini bilangan RaRLR dapat dihitung. Kemudian, bilangan Nu dapat dihitung dengan menggunakan persaman yang diajukan oleh Churchill dan Chu (1975). 2 27 8 16 9 6 1 ] ) Pr 437 , 0 ( 1 [ 387 , 0 825 , 0 Nu + +
= RaL
Meskipun semua parameter dapat dihitung tetapi permasalahannya tidak sederhana untuk diselesaikan. Perhatikan persamaan (2.14) untuk menghitung beda temperatur harus diketahui koefisien konveksi rata-rata h. Sementara ini masih harus dihitung pada persamaan (2.15). Oleh karena itu masalah ini harus diselesaikan dengan trial and error dengan menebak dulu nilai h, kemudian dilanjutkan dengan menghitung beda temperatur. Beda temperatur ini akan digunakan menghitung RaRLR, dan akhirnya Nu dapat dihitung. Nilai h hasil tebakan harus dicek lagi dengan menggunakan nilai Nu yang baru didapat. Jika tidak berbeda jauh atau bedanya dapat diterima, maka perhitungan bisa dihentikan. Tetapi jika tidak maka perhitungan harus diulang lagi sampai hasilnya sama atau perbedaannya dapat diterima.
2.4.3.2. Bidang miring
jelasnya sebuah plat yang panas dimiringkan dengan sudut kemiringan terhadap vertikal ditampilkan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.2 Konveksi natural pada bidang miring
Pada gambar dapat dilihat bahwa pada bidang miring dengan sudut kemiringan terhadap vertikal, percepatan gravitasi dapat diproyeksikan menjadi yang sejajar dengan bidang. Ini berarti bidang miring dapat dianggap sebagai plat vertikal tetapi percepatan gravitasinya menjadi
. Maka untuk bidang miring semua persamaan pada kasus bidang vertikal dengan dan konstan dapat digunakan. Tetapi gravitasi harus diganti menjadi saat menghitung bilangan Ra.
Setelah menghitung bilangan Ra, maka semua persamaan untuk plat vertikal, persamaan (2.10) sampai dengan persamaan (2.15) dapat digunakan. Kita tinggal memilih persamaan mana yang sesuai untuk kasus yang sedang dibahas.
2.4.3.3. Bidang horizontal
adalah bagaimana mendefenisikan panjang perpindahan panas. Hal ini perlu dijelaskan karena percepatan gravitasi adalah tegak lurus terhadap bidang horizontal. Pada kasus konveksi natural pada bidang horizontal panjang yang digunakan menghitung bilangan RaRLR adalah panjang karakteristik yang didefenisikan dengan persamaan:
Dimana menyatakan luas bidang horizontal dan adalah kelilingya. Dengan menggunakan panjang karakteristik ini bilngan RaRLR dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.8). Pola konveksi natural pada permukaan horizontal dapat dibagi dua. Masing-masing dijelaskan pada bagian berikut:
1. Permukaan atas yang panas atau permukan bawah yang dingin.
Pola ini ditunjukkan pada Gambar 2.2 Pada bagian kiri gambar tersebut bidang horizontal yang panas berada pada fluida yang lebih dingin. Sebagai akibatnya fluida yang bersentuhan dengan permukaan akan lebih ringan karena lebih panas dan akan mengalir naik. Pada bagian kiri digambarkan sebaliknya bidang horizontal yang dingin berada pada fluida yang lebih panas. Fluida yang bersentuhan dengan bidang akan lebih dingin. Karena lebih dingin akan menjadi lebih berat dan akan mengalir turun.
Gambar 2.3 Konveksi natural pada bidang horizontal (type a)
bilangan Nu dapat digunakan persamaan yang diajukan oleh Llyod dan Moran (1974):
Untuk :
Untuk
2. Permukaan atas yang dingin atau permukaan bawah yang panas
Pola ditunjukkan pada Gambar 2.3 Pada bagian kiri gambar ditunjukkan bahwa fluida yang panas akan terdesak dari permukaan yang panas dan mengalir ke sebelah luar. Untuk mengisi kekosongan akibat aliran ini maka fluida dibawahnya akan mengalir ke atas. Hal yang sama tetapi dengan arah yang berbeda ditampilkan pada bagian kanan gambar tersebut.
Gambar 2.4 Konveksi natural pada bidang horizontal (type b)
Persamaan menghitung bilangan Nu untuk kasus ini dapat digunakan persamaan yang dituliskan pada buku Incropera (2006).
Persamaan ini berlaku untuk .
membentuk ruang tertutup persegi yang miring dan didalamnya terjadi konveksi natural. Bilangan Nusselt (Nu) untuk kasus ini dapat dihitung berdasarkan persamaan diajukan oleh Holland dkk (1976) dengan RaL < 105, yaitu [23]:
��= 1 + 1,44�1−1708��
�� +
+ ����
1/3
18 −1� +
[image:49.595.174.432.181.399.2]Dimana, NuL = Bilangan Nusselt RaL = Bilangan Rayleigh
BAB III
METODOLOGI
3.1.Objek
Dalam skripsi ini yang menjadi objek perancangan adalah Insulation Material pada elemen pemanas dari mixer, dimana penulis menggunakan Rockwoll dan pelat aluminiumsebagai insulation materialnya. Pengaruh rockwool terhadap panas yang diserapnya dari elemen pemanas, kehilangan panas, keuntungan dan kerugian rockwool dapat di lihat dalam skripsi ini.
3.2.Metode Perancangan
Dalam karyanyaDiscourse On Methoda, Descartes, A. Rene. (2007) dikemukakanprinsip metodologi yaitu menjelaskan kaidah-kaidah pokok tentang metode yang akan dipergunakan dalam aktivitas ilmiah maupun penelitian. Menurut Julesayer, B. Alred. (2007) dalam karyanya yang berjudul Language, Truth and Logic yang terkait dengan prinsip metodologi adalah prinsip verifikasi.
Di bawah ini dapat dilihat bagan proses perancangan yang dilakukan penulis untuk menulis skripsi.
Gambar 3.1 Bagan proses penulisan skripsi
Pengamatan di lapangan Studi Kasus
melalui Internet & Surat Kabar
Studi pustaka
Data diolah Pengujian
Mesin
Hasil
Kesimpulan Perancangan
Apabila Pengujian
3.3. Lokasi dan Waktu Perancangan
3.3.1. Lokasi Perancangan
Lokasi penelitian dan perancangan yang dilakukan oleh penulis adalah di Jalan Ngumban Surbakti, GG. Bunga Sedap Malam VIII-B dan Lab Bengkel Teknik Mesin USU.
3.3.2. Waktu Perancangan
Penulis melakukan perancangan selama 4 bulan, mulai dari tanggal 11Februari – 11Juni 2013.
3.4.Sumber Data
Adapun Sumber data yang diperoleh penulis dalam perancangan ini berasal dari:
3.4.1. Data Primer
Data primer yaitu data yang diperoleh dengan peninjauan secara langsung ke toko-toko penjualan mesin. Data primer tersebut adalah hal-hal yang berkenaan dengan mesin mixer seperti :
1. Sepesifikasi komponen alat-alat dan bahan yang digunakan untuk rancangan mesin.
2. Harga setiap komponen alat-alat dan bahan dari mesin mixer, serta harga mesin mixer yang sudah beredar dipasaran.
3. Studi banding antara mesin mixer yang penulis rancang dengan mesin mixer yang beredar dipasaran.
3.4.2.Data Sekunder
3.5.Data yang Diambil
Data yang diambil berupa spesifikasi alat-alat yang akan dirancang, serta fungsi dan rumus perhitungan setiap bagian-bagian alat pada mesin mixer. Kemudian data yang sudah ada dibandingkan dengan data yang akan penulis rancang. Selanjutnya ke tahap pembuatan mesin dan diakhiri dengan pengujian mesin mixer untuk mendapatkan kapasitas dari mesin.
3.6.Perancangan Mesin Mixer
Pada perencangaan mesin mixer ini ada beberapa tahapan yang dilakukan dari perencaan kapasitas, penentuan daya penggerak, perencaan daya motor dan perencanaan komponen-komponen pendukung dari mesin mixer.
3.6.1. Menentukan Kapasitas Maksimum
[image:53.595.264.417.414.625.2]Pada perencanaan kapasitas bejana aduk, bejana yang direncanan berbentuk silinder dengan diameter yang ditentukan dan bahan bejana aduk adalah stainless steel.
Gambar 3.2 Kapasitas bejana aduk Jadi kapasitas maksimum bejana adalah :
= 6,9 x 10−3�3
V = 6,9 Liter
3.6.2. Menentukan Daya Pengaduk
Dalam menentukan daya pengaduk factor yang harus diperhatikan adalah diameter bejana aduk, panjang pengaduk, putaran pengaduk, tinggi dasar bejana aduk ke pengaduk, level kapasitas maksimum, viskositas dan densitas bahan yang akan diaduk. Dari beberapa komponen inilah kita dapat menentukan daya pengaduk. Dari rumus daya pengaduk dapat dihitung dengan cara :
hp= (1,29 � 10−4)(��1,1)(�2,72)(�2,86)(�0,3)(�0,6)(��)(�0,86) ...(Ir.Sri Wuryani, Hal 152)
Dimana :
Dj = Diameter bejana aduk (meter)
L = Panjang pengaduk (meter)
N = Putaran pengaduk (Rad/s)
Y = Tinggi dasar bejana aduk ke pengaduk (meter) Z =Level kapasitas maksimum (meter) �� = Visikositas bahan yang diaduk (N.s/m2 )
ρ
= Densitas bahan yang diaduk (kg/m3)Sehingga,
Hp= (1,29 � 10−4)(��1,1)(�2,72)(�2,86)(�0,3)(�0,6)(��)(�0,86) Hp=(1,29 � 10−4)(0,2801,1)(0,1202,72)(4,662,86)(0,0530,3)(�0,6)
(217 � 102)1,33(9150,86)
Hp=(1,29 � 10−4)(0,2465323)(0,00313)(81,58)(0,41427)(0,1120,6) (585452,205)(352,2266)
3.6.3. Merencanakan Daya Motor Penggerak
Dalam menentukan daya motor, harus diketahui daya yang dibebani oleh sistem. dalam hal ini perlu dipertimbangkan data mesin pada waktu dibebani atau sedang beroperasi. Jika p adalah daya rata-rata yang diperlukan, maka harus dibagi dengan efesiensi mekanis dari sistem transmisi untuk mendapatkan daya penggerak mula yang diperlukan. Daya yang besar diperlukan untuk start, atau beban yang besar terus bekerja setelah start. dengan demikian sering diperlakukan faktor koreksi pada daya rata-rata yang diperlukan dengan menggunakan faktor koreksi pada perencanaan.
Gambar3.3 Motor listrik
Jika p daya nominal output dari motor penggerak, maka berbagai macam faktor keamanan biasanya dapat diambil dalam perencanaan,sehingga koreksi pertama dapat diambil yang terkecil.
Tabel 3.1. Faktor-faktor Koreksi Daya yang Ditransmisikan No. Daya yang akan ditransmisikan Fc 1.
2. 3.
Daya rata-rata yang diperlukan Daya maksimum yang diperlukan Daya normal
1.2 – 2.0 0.8 – 1.2 1.0 – 1.5
Daya perencanaan dihitung dengan rumus :
Dimana :
P = Daya nominal motor = 0,174 KW fc = Faktor koreksi daya = 1,07
maka :
Pd = 0,174 KW x 1,07 Pd = 0,1865 KW
Momen puntir yang direncanakan pada poros motor dapat dihitung dengan rumus :
Pd =
�1000� �(2��1 60)
102 (Sularso, hal 7) Dimana :
T = momen puntir rencana ( kg . mm) Pd= daya perencanaan = 0,1865kW n1= putaran normal = 2800rpm
Jadi :
0,1865 = � �
1000�(2�3.14 2800
60 ) 102
0,1865 =� �
1000�(293,066) 102
186,5 =� ( 293,066) 102
19023 = T(293,066)
T = 19023
293,066
T = 90,8744 kg.mm
Diameterporos motor yang direncanakan (ds) adalah 14 mm, sehingga untuk mencari tegangan geser yang diijinkan τa (kg/mm2) untuk pemakaian umum pada poros dapat dihitung dengan cara :
ds = �5,1
�� ��Cb�� 1/3
... (Sularso, hal 7)
Cb = Faktor koreksi yang dipilih adalah 2,3 � = momen puntir
ds = diameter poros motor
τa = tegangan geser yang diijinkan
sehingga, 14 (mm) = �5,1
�� . 3 . 2,3 . 90,8744� 1/3
τa = 3197,87 143 τa = 1,1654 kg/mm2
maka, ds = �5,1
�� ��Cb �� 1/3
ds = � 5,1
1,1654 . 3 . 2,3 . 90,8744� 1/3
ds =[2744,010757]1/3 ds = 13,963 mm
Jadi poros yang direncanakan sangat aman digunakan karena lebih kecil dari yang dirancang.
Sehingga kita dapat menghitung tegangan geser τ(kg/mm2
) dari bahan poros motor yang direncanakan adalah :
τ = � �.��3/16 =
5,1(�) ��3
= 5,1(90,8744)
13,9633 τ = 0,17 kg/mm2
Menghitung besarnya ��(kekuatan tarik bahan poros) untuk pemakaian umur pada poros dapat diperoleh dengan cara:
τa = �� ��1���2
dimana : τa = tegangan geser yang diijinkan �� = kekuatan tarik bahan poros
jadi, τa = �� ��1���2
��= 1,1654 kg/mm2 x (6 x 3) �� = 20,977
�� = 21 kg/mm2
Maka bahan poros yang dirancang adalah FC 20, dengan kekuatan tarik��= 21 kg/mm2.
3.6.4. Merencanakan Ukuran Pasak Dan Alur Pasak
Pasak adalah suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan bagian-bagian mesin seperti: roda gigi, pulli, kopling, dan lain sebagainya pada poros. Pasak pada umumnya dapat digolongkan atas beberapa macam seperti: pelenaa, pasak rata, pasak singgung dan pasak benam yang umumnya berpenampang segi empat.
Gaya geser terjadi pada penampang mendatar b x 1 ( mm2 ) oleh gaya F ( Kg ) dengan demikian tegangan geser �k ( Kg/mm2 ) yang dihasilkan adalah:
�k = ��
. � ...( Sularso, Elemen Mesin, 1983; hal 25 ) Dari tegangan geser yang diijinkan, �ka ( Kg/mm2 ) panjang pasak h ( mm ) yang diperlukan dapat diperoleh :
�ka = �
� . � ...( Sularso, Elemen Mesin, 1983; hal 25 )
Harga �ka adalah harga yang diperoleh dengan membagi kekuatan tarik �H dengan faktor keamanan Sfk1 x Sfk2, harga Sfk1 umumnya diambil 6, dan Sfk2 dipilih 1 – 1,5 jika beban dikenakan secara perlahan-lahan , antara1,5 – 3 jika dikenakan dengan tumbukan ringan, antara 2 – 5 jika dikenakan secara tiba-tiba dan dengan tumbukan berat. Selanjutnya perhitungan untuk menghindari kerusakan permukaan samping pasak karena tekanan bidang.
Dimana :
b = lebar pasak t = tinggi pasak b = ��
4 = 14
4 = 3,5 mm t =��
8 = 14
8 = 1,75 mm
Mencari gaya tangensial (kg) yang terjadi f =���
2 �
= 90,8744kg /mm2 14 2⁄ f = 12,982 kg
maka ;
τ = �
�.� dimana:
τ = Tegangan geser b = Lebar pasak l = Panjang pasak 0,59114 = 12,982
�.�
b.l = 12,982
0,59114
= 21,960
l = 21,960 3,5 �� l = 6,27 mm
jadi ukuran pasak = b .h .l
= 3,5 � 1,7 � 6,27 vp = 148,128 mm3
3.6.5. Merencanakan Sabuk penggerak
Sabuk merupakan salah satu elemen mesin yang berfungsi untuk memindahkan daya dan putaran pada jarak sumbu poros yang relatif panjang yang ditempatkan pada sebuah pulli. Penggunaan sabuk memiliki beberapa keuntungan seperti :
a. Dapat memindahkan daya pada jarak yang relatif panjang b. Dapat menyerap beban kejut atau getaran
c. Biaya relatif murah dibandingkan dengan sistem transmisi roda gigi. a. Sabuk Datar
Sabuk ini biasanya terbuat dari kulit yang dimasak atau kain yang diresapi dengan karet. Sabuk datar yang modern terdiri dari inti elastis yang kuat, seperti benang baja atau nilon, untuk menerima beban tarik dan memindahkan daya, yang digabung dengan selubung yang lugas untuk memberi gesekan antara sabuk dengan pulli. Sabuk datar sangat efisien untuk kecepatan tinggi, tidak bising, tidak memerlukan pulli yang besar, dan dapat memindahkan daya antara pulli pada posisi yang tegak lurus satu sama lain. Sabuk datar khususnya sangat berguna untuk instalasi penggerak dalam kelompok, karena aksi klos yang disapat tersebut.
b. Sabuk V (V-belt)
c. Sabuk V yang bermata rantai ( Link V Belt)
[image:61.595.212.395.278.447.2]Sabuk ini terbuat dari sejumlah kain berkaret yang bermata, yang digabungkan dengan alat pengikat logam yang sesuai. Jenis sabuk ini bisa dilepas pada setiap mata rantai dan panjangnya bisa diatur dengan melepas beberapa mata rantai. Hal ini untuk menghindarkan kebutuhan akan penyetelan sumber putaran dan penyederhanaan pemasangan. Hal ini memungkinkan untuk merubah tegangan dan mendapatkan efisiensi yang maksimum.
Gambar 3.5 Permukaan Sabuk V
Type Sabuk Yang dipakai adala type A
Dimana:
2β = 400
β = 200
tg β = �
9 � = tg 200
Mecari Luas sabuk
A = 9.b + (2x 0,5 � 3,275 � 9) = (9� 5,95)( 2 � 0,5 � 3,275 � 9) = 83,025 mm2
Transmisi dari motor penggerak ke poros reduksi oleh sabuk Jika diketahui:
Daya perencanaan = 0,1865 KW Putaran puli penggerak (n1) = 2800 rpm Diameter puli penggerak (dp) = 6 mm
Putaran puli yang diinginkan (n2) = 1680 rpm Jadi,
�1 �2
= i = �� �� =
1 �;u =
1 � 2800
1680 =
�� 6
5
3 =
�� 6
30 = 3 �� �� = 10 mm
Mencari kecepatan linier sabuk- V (m/s) adalah: v = ����1
60 � 1000 = (3,14)�6�2800
[image:62.595.174.436.501.705.2]60 � 1000 v = 0,879 m/s
Menentukan tegangan sabuk
Bila diketahui:
Fc = suduk kemiringan daya = 1 P = 0,1865 KW
n1 = 2800 rpm n2 = 1680 rpm pd = P � fc pd = 0,1865� 1
= 0,1865 KW
T1 = 9,74 � 105 (0,1865/2800) = 9,74 �105� 6,6607 � 10-5
T1 = 64,87 kg.mm
T2 = 9,74 �105 (0,1865/1680) = 9,74 �105� 1,110 � 10-4
T2 = 108,4914 kg.mm
Menentukan Panjang Sabuk
L = 2C + �
2 (dp + Dp) + 1
2 (Dp – dp) 2
– 1
4� (Dp – dp) 2 = 2C + �
2 (dp + Dp) + 1
4� (Dp – dp) 2 = 2(33) + �
2 (6 + 10) + 1
4(33) (10 – 6) 2 = 91,24 cm
= 912,4 mm
Berdasarkan sabuk “V” standard dengan nomor nominal 36 inch atau 914 mm (tabel sularso,1987 hal 168). Maka;L = 914 mm.
Jarak sumbu poros C dapat dinyatakan sebagai berikut : C = �
+ ��2−8(��−��)2 8
Dimana:
b = 2L – 3,14(Dp – dp)2 = 2(914) – 3,14(100 – 60 ) b = 1702,4 mm
C = 1702,4+ �(1702,4)2− 8 (100−60)2 8
C = 1702,4 √2885365 ,76 8
C = 3401,036
8
C = 425 mm
Menghitung besarnya sudut α
Di mana :
Sin α = �1−�2 50−30 425
r1 = jari – jari puli yang digerakkan (mm) r2 = jari – jari puli penggerak (mm)
Sin α = 0,047
α = 2,690
Menghitung daya yang di transmisikan pada sabuk (po) dengan jumlah sabuk yang digunakan adalah 1sabuk (N=1).
Dimana:
N = �� ���� N = jumlah sabuk Pd = Daya motor (KW)
Mencari Faktor koreksi sabuk (Kθ)
Untuk menentukan faktor koreksi diambil dari Tabel 5.7 Sularso 1987 hal.174.
��−�� � =
10−6 33
Dik:x = 0,121 y = ...? x1= 0,1 y1= 0,99
y2= 0,97
Sehingga: �−�1
�2−�1 = �−�1 �2−�1
0,121−0,1
0,2−0,1 = �−0,99 0,97−0,99 0,021
0,1 =
�−0,99 −0,02 -0,02 x 0,21 = y - 0,99
y = 0,99 – 0,0042 y = 0,9858 Kθ = 0,9858
Sehingga, N = ��
����
1 = 0,1865
��� 0,9858 Po =
0,1865 0,9858
Po = 0,1892 kW
Jadi, kapasitas daya yang ditransmikan (Po) = 0,1892 kW
3.6.6. Merencanakan Roda Gigi
a b
Gambar 3.7Perancangan Poros Roda Gigi sebagai Pereduksi Putaran (a) Roda gigi besar (b) Roda gigi Kecil
Momen puntir yang direncanakan pada poros roda gigi dapat dihitung dengan rumus :
Pd = � � 1000�(2�
�1 60)
102 ... (Sularso, hal 7) Dimana :
T = momen puntir rencana ( kg . mm) Pd= daya perencanaan = 0,1892KW n1 = putaran normal = 1680rpm
Jadi :
0,1892 = � �
1000�(2�3.14 1680
60 ) 102
0,1892 = � �
1000�(175,84) 102
189,2 = � (175,84) 102
19297 = T(175,84)
T = 19297
175,84
Diameter poros motor yang direncanakan (ds) adalah 9 mm, sehingga untuk mencari tegangan geser yang diijinkan τa (kg/mm2) untuk pemakaian umum pada poros dapat dihitung dengan cara :
ds = �5,1
�� ��Cb�� 1/3
... (Sularso, hal 7)
dimana : �� = Faktor koreksi yang dipilih adalah 3
Cb = Faktor koreksi yang dipilih adalah 2,3 � = momen puntir
ds = diameter poros motor
τa = tegangan geser yang diijinkan
sehingga, 9 (mm) = �5,1
�� . 3 . 2,3 . 153,14� 1/3
τa = 5388,9966 93 τa = 7,3923 kg/mm2
maka, ds = �5,1
�� ��Cb �� 1/3
ds = � 5,1
7,3923 . 3 . 2,3 . 153,14� 1/3
ds =[729]1/3 ds = 8,8 mm
Jadi poros yang direncanakan sangat aman digunakan karena lebih kecil dari yang dirancang.
Sehingga kita dapat menghitung tegangan geser τ(kg/mm2) dari bahan poros motor yang direncanakan adalah :
τ = �
�.��3/16 = 5,1(�)
��3
= 5,1(153,14)
8,83
τ = 1,146 kg/mm2
τa = �� ��1���2
dimana :τa = tegangan geser yang diijinkan �� = kekuatan tarik bahan poros
��1 = faktor keamanan yang diambil (5,6) ��2 = faktor keamanan yang diambil (1,3)
jadi, τa = �� ��1���2
�� = 7,3923 kg/mm2 x (5,6 x 1,3) �� = 53,816
�� = 54 kg/mm2
Maka bahan poros yang dirancang adalah SF 50, dengan kekuatan tarik��= 54 kg/mm2.
Gambar 3.8 Bagian – bagian Roda Gigi
Untuk menentukan diameter lingkaran jarak roda gigi :
Di mana d1 = Diamter lingkar jarak roda gigi penggerak (mm) d2 =Diamter lingkar jarak roda gigi penerus (mm) ɑ = Jarak sumbu poros (mm)
ɑ = �1+�2
2 =m
(�1+�2) 2
d1 = 2ɑ (1+�) d2 =
Mencari d1(mm)
d1 = 2ɑ (1+�) = 2(26) (1+6)
= 56 7
d1 = 7,42 mm
Mencari d2(mm)
d2 = 2ɑ.� (1+�)
= 2.(26).6
(1+6)
= 312
7
d2 = 44,57 mm
Untuk menentukan jarak bagi lingkar t(mm) maka diameter lingkaran jarak:
� =��
2
� =3,14(7,42)
9
� = 2,5887 mm
Untuk menentukan jarak bagi normal te (mm) dan jarak bagi diameter lingkaran t adalah :
dg = d cos α dimana,
dg= diameter lingkaran dasar d = diameter lingkaran jarak bagi
α = sudut PO1I1 = sudut PO2I2
nilai α = 20º untuk batang gigi dasar untuk gigi berkedalaman penuh jadi, dg= d cos α
Dengan mendapatkan nilai dg, kita dapat menghitung nilai dari jarak bagi normal te (mm)
dimana, te = �� � cos α te = �
�dg te = 3,14
9 (6,972) te = 2,4324 mm
Untuk menentukan diameter luar : dimana, dk1 = (z + 2) m
[image:70.595.159.504.93.631.2]dk1 = (9 + 2) 0,8 dk2 = (54 + 2) 0,8 dk1 = 8,8 mm dk2 = 44,8 mm dk1 = 9 mm dk2 = 45 mm
Gambar 3.9 Batang Gigi Dasar
Untuk menentukan kedalaman pemotong puncak gigi H dapat dihitung sebagai berikut :
dimana,
H = kedalaman puncak m = modul
��= kelonggaran puncak
Agar profil pahat dapat memotong kelonggaran puncak, harus dipertinggi dengan ��= 0,25 m.
sehingga, ��= 0,25 m ��= 0,25 (0,8) ��= 0,2 mm jadi, H = 2 m + ��
[image:71.595.150.425.229.503.2]H = 2 (0,8) + 0,2 H = 1,8 mm
Gambar 3.10 Gigi dipandang sebagai balok kantiliver dengan kekuatan seragam
Dari analisa gambar (6.12 Sularso 1987, Hal 223), kita dapat menentukan nilai dari “ perbandingan kontak ”.
� = � �� dimana,
Dimana jarak Z adalah panjang lintasan dari K2 K1, dapat ditulis dengan cara:
Z = ( K2 M2 ) + ( M2 M1 ) + ( M1 K1 ) Z = (0,4 . te) + (0,6 . te) + (0,4 . te)
Z = (0,4 . 2,4324) + (0,6 . 2,4324) + (0,4 . 2,4324) Z = 0,9729 + 1,45944 + 0,972
[image:72.595.228.408.244.420.2]Z = 3,4057 mm
Gambar 3.11 Perbandingan Kontak (a) Garis tekan (b) titik Pembebanan (c) Jumlah Gigi yang berkaitan
sehingga, � = � �� � = 3,4057
2,4324 � = 1,399 � = 1,4
Untuk menentukan harga gaya tangensial dapat dihitung dengan cara : Ft = 102 . ��
� dimana,
Untuk menentukan kecepatan keliling, v = � . ��1. �1
60 � 1000 v = 3,14 (8,8) � (1680)
60 � 1000 v = 0,7736 � �⁄
jadi, Ft = 102 . ��
� Ft = 102 . (0,2640
0,7736
Ft = 2,692 0,7736
Ft = 34,80 kg
Untuk menentukan nilai lemis
