PERANCANGAN DAN PEMBUATAN MIXER KAPASITAS
6,9 LITER PUTARAN 280 rpm
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
SIWAN EDIAMANTA PERANGIN-ANGIN NIM.10421043
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
KATA PENGANTAR
Segala 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 yang merupakan 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 PEMBUATAN MIXER KAPASITAS 6,9 LITER PUTARAN 280 rpm”. Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Kedua orang tua tercinta, ayahanda Idiaman Perangin-angin dan ibunda Seriulina.br Sembiring dan segenap keluarga terima kasih atas doa serta dukungannya kepada penulis.
2. Bapak Ir. Alfian Hamsi, M.Sc selaku dosen pembimbing Tugas Sarjana yang telah meluangkan waktunya, membimbing dan memotivasi penulis untuk menyelesaikan Tugas Sarjana ini.
3. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Ir.Syahrul Abda, Msc selaku Ketua Dan Kordinator Mahasiswa Ekstensi 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, (Willy Ahter Sirait dan Andri Parulian Siregar) 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, Oktober 2013 Penulis,
ABSTRAK
Pengadukan (mixing) merupakan suatu aktivitas operasi pencampuran dua atau lebih zat agar diperoleh hasil campuran yang homogen. Pada media fase cair, pengadukan ditujukan untuk memperoleh keadaan yang turbulen (bergolak). Perancangan Mesin mixer dengan menggunakan eleman pemanas ditujukan untuk pengadukan jenis bahan Thernoplastik antara campuran LDPE dan Remafin Blue. Pererencanan Mixer ini meliputi perencanaan motor penggerak, perencaan sabuk, roda gigi, elemen pengaduk, elemen pemanas, sistem inlusin pada bejana aduk dan kelistrikan. daya pengaduk ¼ Hp putaran 2800 rpm dan perbandingan transmisi roda gigi 1;10 menjadikan putaran maksimal 280 rpm. Elemen pemanas yang dipakai jenis stripe Heater dengan daya 2400 watt menghasilkan temperatur maksimal 300o C. LDPE adalah sejenis bahan thermoplast dengan suhu didih sekitar 115 -120 o C. bahan ini akan diaduk/ dicampurkan dengan remafin blue sebagai pewarna bahan plastik. Pengadukan dilakukan ketika bahan telah dicairakan terlebih dahulu. Dengan kapasitas dari mixer 6,9 liter.
ABSTRAC
Stirring ( mixing ) is an operating activity mixing two or more substances in order to obtain a homogeneous mixture results . In the liquid phase medium , stirring aimed to obtain the turbulent state ( turbulent ) . Mechanical design using a mixer with heating elements relevant to the type of materials aimed at stirring the mixture of LDPE and Thernoplastik Remafin Blue . Pererencanan This mixer includes motor planning , planning belts , gears , element stirrer , a heating element , the system inlusin the stirring vessel and electricity . power stirrer ¼ Hp 2800 rpm rotation and gear transmission ratio 1 ; 10 280 rpm to make maximum rotation . Type of heating element used stripe Heater with 2400 watts of power generating maximum temperature 300o C. LDPE is a kind of material THERMOPLAST the boiling temperature around 115 -120 o C. This material will be stirred / mixed with a blue dye remafin plastic material . Stirring is carried out when the material has dicairakan first. With a capacity of 6.9 liter mixer .
DAFTAR ISI
1.4 Sistematika penelitian ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1 Pengertian pencampuran ... 4
2.1.1 Alat Pencampur Bahan Cair/liquid ... 5
2.1.2 Alat Pencampur Bahan Padat ... 6
2.1.3 Alat Pencampur Bahan Pasta/Viscous ... 7
2.2 Jenis-jenis peralatan pencampur ... 11
2.3 Pengaduk ... 16
2.3.1 Jenis-jenis pengaduk ... 16
2.4 Kecepatan Pengaduk ... 20
2.4.1 Kecepatan putaran rendah ... 20
2.4.2 Kecepatan putaran sedang ... 20
2.4.3 Kecepatan putaran tinggi ... 20
2.5 Jumlah Pengaduk ... 21
2.5.1 Pemilihan Jenis Pengaduk ... 21
2.6 Elemen Pemanas ... 23
2.6.1 jenis utama pada elemen pemanas listrik ... 24
2.6.2 jenis-jenis elemen pemanas ... 25
2.7 Perpindahan Panas ... 29
2.7.1 konduksi ... 30
BAB III PERHITUNGAN KOMPONEN-KOMPONEN... 33
3.6.1 merencanakan daya motor penggerak ... 37
3.6.2 merencanakan ukuran pasak dan alur pasak ... 41
3.6.3 merencanakan sabuk penggerak ... 43
3.6.4 roda gigi ... 49
3.6.5 merencanakan bantalan pada roda gigi ... 59
3.6.6 menentukan putaran pengaduk ... 67
3.6.7 poros pengaduk ... 68
3.6.8 menetukan kapasitas pengaduk ... 74
3.6.9 termostat ... 76
4.2 perencanaan elemen pemanas ... 80
4.2.1 pemilihan jenis elemen pemanas ... 80
4.2.2 Analisa Perencanaan Elemen Pemana... 81
4.3.1 rangkaian listrik ... 89
4.4 insuline material pada elemen pemanas ... 89
4.5 menghitung laju perpindahan panas pada bejana aduk ... 91
4.6 Uji Prototype Mesin Mixer... 97
4.6.1 Bahan Pengujian……….. 97
4.6.2 Proses Melakukan Pengujian……….. 10
4.6.3 Pengujian ……… 102
4.6.4 Hasil Dari Pengujian ……… 106
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 107
5.1 Kesimpulan ... 107
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Tabel 2.1 Kondisi Untuk Pemilihan Pengaduk... 22
2. Tabel 2.2 Daerah Kerja Pengaduk Berdasarkan Viskositas Cairan... 23
3. Tabel 3.1 Faktor-faktor Daya Yang Ditransmisikan... 39
4. Table 4.1 Thermal Conductivities Of Materialsvary With Temperature... 90
5. Table 4.2 The Thermal Conductivities Of Somematerials At Room Temperaturtur……… 90
6. Table 4.3 Parameter Dari LDPE... 100
7. Table 4.4 Spesification of Refalin... 100
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Gambar 2.1 Aliran Yang Terjadi Dalam Bahan... 10
2. Gambar 2.2 Planetary Mixer... 13
3. Gambar 2.3 Ribbon Blender... 14
4. Gambar 2.4 Double Cone Mixer... 15
5. Gambar 2.5 Vertical Double Rotary Mixer... 16
6. Gambar 2.6 Alexanderwerk... 16
7. Gambar 2.7 Pengaduk Jenis Baling-Baling... 17
8. Gambar 2.8 Pengaduk Jenis Dayung... 18
9. Gambar 2.9 Pengaduk Turbin Pada Bagian Variasi... 19
10.Gambar 2.10 Pengaduk Turbin Baling-Baling... 20
11.Gambar 2.11 Pengaduk Jenis Helical Dan Semi Spiral... 20
12.Gambar 2.12 Pola Aliran Yang Dihasilkan Oleh Jenis-Jens Pengaduk... 23
13.Gambar 2.13 Elemen Pemanas... 24
14.Gambar 2.14 Coil Heater... 26
15.Gambar 2.15 Turbular Heater... 26
16.Gambar 2.16 Bagian-Bagian Koil Pemanas...27
17.Gambar 2.17 Firined Heater...28
18.Gambar 2.18 Catridge Heater Band... 29
19.Gambar 2.19 Hubungan Antara Daya, Tegangan Dan Resistansi... 30
21.Gambar 3.2 Motor Listrik... 38
22.Gambar 3.3 Gaya Geser Pada Pasak... 42
23.Gambar 3.4 Permukaan Sabuk V... 45
24.Gambar 3.5 Perhitungan Panjang Keliling Sabuk...47
25.Gambar 3.6 Perancangan Poros Roda Gigi... 51
26.Gambar 3.7 Nama-Nama Bagian Roda Gigi... 54
27.Gambar 3.8 Batang Gigi Dasar... 56
28.Gambar 3.9 Gigi Dipandang Sebagi Balok Kantiliver... 57
29.Gambar 3.10 Perbandingan Kontak... 58
30.Gambar 3.11 Gambar 3 Dimensi Roda Gigi... 62
31.Gambar 3.12 Kontruksi Bantalan Gelinding... 63
32.Gambar 3.13 Ukuran Blade Pengaduk... 73
33.Gambar 3.14 Pengaduk Mesin Mixer... 74
34.Gambar 3.15 Kapasitas Bejana Aduk... 76
35.Gambar 3.16 Thermostat... 77
36.Gambar 3.17 Rockwool... 77
37.Gambar 3.18 Plat Allumenium... 78
38.Gambar 3.19 Thermometer... 79
39.Gambar 3.20 Speed Control... 80
40.Gambar 3.21 Kontruksi Besi Siku... 81
41.Gambar 3.22 Mixer Dengan Elemen Pemanas...81
42.Gambar 4.1 Wadah/Bejana Aduk Untuk Mixer... 83
43.Gambar 4.2 Elemen Pemanas Jenis Stripe Heater... 83
45.Gambar 4.4 Permukaan Elemen Pemanas... 87
46.Gambar 4.5 Biji Plastic LDPE... 89
47.Gambar 4.6 Rangkaian Listrik Elemen Pemanas... 91
48.Gambar 4.7 Rockwool... 93
49.Gambar 4.8 Analisa Laju Perpindahan Panas... 96
50.Gambar 4.9 Biji plastik LDPE (Low Density Polyethylene)... 100
51.Gambar 4.10 Refalin - Blue... 101
52.Gambar 4.11 LDPE (Low Density Polyethylene)... 101
53.Gambar 4.12 Refalin – Blue... 103
54.Gambar 4.13 Proses Pesiapan Alat Pengujian... 102
55.Gambar 4.14 Pencapain Suhu1100C... 102
56.Gambar 4.15 Proses Perubahan Fasa... 103
57.Gambar 4.16 Proses Pengadukan... 103
58.Gambar 4.17 Pengeluaran Hasil... 104
59.Gambar 4.18 Material sebelum pengadukan... 105
60.Gambar 4.19 hasil pengujian pertama... 105
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)
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 = Faktor koreksi yang dipilih adalah 2,3 = Momen puntir
ds = Diameter poros motor
= Kekuatan tarik bahan poros
d1 = Diamter lingkar jarak roda gigi penggerak (mm) d2 =Diamter lingkar jarak roda gigi penerus (mm) ɑ = Jarak sumbu poros (mm)
v = Pembebanan pada cincin dalam yang berputar = 1 fn = Faktor keamanan
fh = Faktor umur
z1 = Jumlah gigi Penggerak z2 = Jumlah gigi yang digerakkan n1 = Putaran Penggerak (rpm)
n2 = Putaran yang direncanakan (rpm)
= 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
