ANALISA DEFORMASI TERMAL PADA EVAPORATOR SISTEM DESALINASI AIR LAUT SECARA EKSPERIMENTAL DAN ANALITIK DENGAN BAHAN EVAPORATOR STAINLESS STEEL

ANALISA DEFORMASI TERMAL PADA EVAPORATOR SISTEM DESALINASI AIR LAUT SECARA EKSPERIMENTAL DAN ANALITIK DENGAN BAHAN EVAPORATOR STAINLESS STEEL

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Oleh :

NOVENDY LEONARD (110401040)

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

Universitas Sumatera Utara

ANALISA DEFORMASI TERII{AL PADA EVAPORATOR SISIEM DESALINASI AIR LAUT SECARA EKSPERIMENTAL DAI\ ANALITIK DENGAIY BAIIAN EVAFORATOR STAII{I,ESS

SIEEL

NOVENDY LEONARI)

NIM

3

110401040

Telah Diperika dan Disetujui Dori Easil Seminar Skripsi Periode ke 836 pade Teng€al 15 Februari 2016

Disetujui Oleh:

Dosen Pembimbing,

NF.

1963 0623 19E9 021001


l-

ANALISA DEFORMASI ITRMAL PADA EVAPORATOR SISTEM DESALINASI AIR I"AUT SECARA EKSPERIMENTAL DAN ANALMIK DEI\GAIY BAHAN EVAPORATOR STAII{LESS STEEL

NOVENDY LEONARI)

NIM : 110401040

Telah Diperiksa dan Disetujui Dari Hasit Seminar Skripsi Periode ke 836 pada Tanggal 15 Februari 2016

Disetujui Oleh:

Dosen Pembanding

Ir. Alfian Hamsi.

I,

IVI"Sc

N"IP. 19560910 1987 0l 1001

Dosenrr.f*rr"

l LWIlu'

Dr.Ens. Taufio Bin Nur. ST. MJns.Sc t\ilP.19750718 2m8 n1001


KAITIDIDAT I NamalNIM

.

Pr-

y.Wn L*^^*

'Iugas Sarjana

/ :,:,t.:.,

?.t,q

Judul Thgas Sarjana

Dosen Peirrlbimbing Dosen Pembandirrg

Penilaian Tuhadap $eminar skripsi.Mahasiswa torsabut adatah :

I,CATATAN HASIL SEMINAR. l..Iudul : Mamenuhi / Porlu Perbaikan +) 2. Sistemarika

Ir,fcmenuhi / Perlu Perbaikan

*;

3. Bahasa/T'ulisan

lV[emerurhi / Perlu Perbaikan

*)

4. Materi yang dikorelcsi

5.Gambar . r r i. r r

II.SETELAH SE}.dINAR DIDISKUSIKAN DAN EVALUASI ANTARA DOSEhI PEMBA}IDING DAN DOSEN PEMBIMBINC}, MAKA FIASILSEMINAR ADALAH :

!

Dapat langsung mengikuti Sidang Skripsi.

@arbperbaikan

sebagian catatan seminar dan akan dibimbiag oleh Dosen perirbanaing sebelum

Sidang Skripsi.

3' Periu perbalkan yang mentlasar dan akan dibimbiog oleh Dosen Pembanding dahulu mel*lui binrbingan ulang dari Dosen

pembimbing

setelah

&rlebih -l

.: Ilrsgq,Pembimbirrg,

:*,

;&W,hn...,,l4,T,i!:;,?,l]ii.:.-h*uor,niclleh,),ffi,/[,| FrffiffiartemenreknikMesin, Universitas Sumatera Utara

wqlnL)s,Rr*n...

I

tt/r_

- -p"*(*io*,^rfl

Medan,

I

|

I

h

I

I

KAIIIDIIIAT I Naua/tlIM

...(gn .%.,

.

/,,((,,g,?.eley,q.,

Tugas Srqana

P"m*

Judul Tirgru Sqiana

tt*:

-A:ca

t *t,

Dosqn Peiribimbilrg Dosen Pembandirrg

TAug

1q B tN A\ut?-

Penilaian Terhadap seminar skripsi,Mahasiswa terssbut alalah

:

I,CATATAN HASIL SEMINAR.

l.

Judul

lv[omenuhi /

Fedrrfficfun *)

2. Sistematika

lvlemenuhi / Perh*ffiran *)

3. Bahasa/Tutrisan

lvtmedi/

Perlu Perbaikan

t)

4. Materi yang dikoreksi

,.Psr.mn

n:)*t:

fv:.Hl:.y

-.,q*?fs:.. ,l1*t! 5.Gambar

I.SETELAH SE!'dINAR DIDISKUS]KAN DAN EVALUASI ANTARA DOSET{ PEMBA}IDING DAN DOSEN PEMBIMBI]".JG, MAKA I-IASILSEMINAR ADALAH :

1l

O

Dapet langsung mengikuti Sidang Skripsi.

vettuperbaikan sebagian catetan seminar dan akan dibimbiug oleh Dosen Periibanaing sebelum Sidang Skipsi.

3.

perlu perbaikan yang memlasar dan akan dibimbiug oleh Dosen Pemban{ing setela}r t€rlebih dahulu melntui bimbingan ulang dari Dosen pernbimbing.

Medarr,

Lt- OL- )-o /6-

Teknik Mesin, Universitas Sumatera Utara

*{ ABSENSI PEMBANDING BEBAS MAHASISWA PADA SEMINAR SKRIPSI MAHASISWA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN F'T. USU

PEzuoDE ,

fi 30

HARYTANGGAL : SdNTN /

NAMA NIM

NamaMahasiswa

No

7_

(tcuru Vrrt ty A Rua,.: a*r\o

7

Q)*

t

4 5.

I'a2^ fott'<

Suror*o n

E--\'nJ

Wi'6'

Nt a(,rto rr

15 Februari 2016

NOVENDY LEONARD :110401040

:

Tanda Tangan

f,ilr

)3 ?,{4.

"M

n

&

Medaru 15 Februari 2016

NIP. 1963 06m 1989 021001


ANALISA DEFORMASI TERMAL PADA EVAPORATOR SISTEM DESALINASI AIR LAUT SECARA EKSPERIMENTAL DAN ANALITIK DENGAN BAHAN EVAPORATOR STAII{LESS STEEL

NOYENDY LEONARI)

NIM : 110401040

Diketahui / Disahkan : Departemen Teknik Mesin Fakultas TeknikUSU

Disetujui Oleh : Dosen Pembimbing,

("$ ,'t is iF la

\a wansyah Isranuri

rrrP. 1964 1224 1992 I 11001

Ilr.Ir. M. Sabri'M.T NrP.1963 0623 1989 021001


DEPARTEMEN TEKIYIK 1UESIN

AGENDA

FAIfl]LTAS TEKNIK USU

DITERIMA TGL. t 12l 07 n0d5

MEDANi

PAIL{F

:2267 /TS/ 2015

TUGAS SARJANA NAMA

NOVENDY LEONARD

NIM

I 10401040

MATA KULIAH

CONDITION BASED MAINTENANCE (CBM)

SPESIFIKASI

Lakukanlah simulasi

uji

deformasi pada evaporator

kemudian lakukan pengukuran tebal dinding dan tebal alas

dan lakukan validasi data dengan membandinekan hasil experiment dan hasil perhitunean analitik.

DIBERIKAN TANGGAL

t2 JI.JI.r20l5

SELESAI TANGGAL

10

JANUARI2016

MEDAN,

10

JANUARI2016

DOSEN PEMBIMBING,

Dr. Ir. M. Sabri, M.T 1992111001

NIP. 1963 06231989 021001


DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKTTLTAS

TEKI{IK USU

MEDAIT

KARTU BIMBINGAN

TUGAS SARJANA M4IIASISWA NO : 2267lTSl20I5 Sub. Program studi

Teknik Pemeliharaan

Bidang Tugas

Condition Based Maintenance (CBM)

Judul tugas

Analisa Deformasi Termal Pada Evaporator Sistem Desalinasi Air Laut Secara Eksperimental Dan Analitik Dengan Bahan Evaporator Stainless Steel

Diberikan tanggal Dosen Pembimbing

Tanggal

No

NamaMhs.

NIM

Juli 2015

Pengaiuan Tugas Skripsi

2.

25

tilia0t5

Studi Literatur dan Pencarian Referensi

J.

8 Aeustus 2015

Perumusan Judul dan Metode Penelitian

4.

Rancang Bangun Alat

6.

Azustus 2015 17 September 2015 17 Oktober 2015

7.

13

8.

5 Desember

5.

November 2015

Asistensi Laporan Bab I dan Perbaikan Bab I dan

II

.l

h

II

W

+

III Perbaikan Bab III Asistensi Bab IV Asistensi Bab

9. 10.

17

11.

4 Jarruai20l6

Asi stensi Laporan Secara Keseluruhan

12.

10 Januari 2016

ACC untuk diseminarkan

Perbaikan Bab

"ikL L

2015 12 Desember 2015

Desember2Al5

Tanda Tangan Dosen Pembimbing

g

12

15

:

Kegiatan Asistensi Bimbin gan

l. a

l0 Januari 2016 Novendy Leonard : 110401040

Selesai tanggal :

12 Juli 2015 Dr. h M. Sabri, M.T

a VL

q

IV

T

ry

Catatan:

l.

Kartu ini harus diperlihatkan kepada Dosen Pembimbing setiap asistensi. 2. Karfi ini harus dijaga bersih dan rapi. 3. Kartu ini harus dikembalikan ke Departemen, bila kegiatan asistensi telah selesai.

Diketahui,

Isranuri 1224 1992 111001


ABSTRAK Deformasi adalah kondisi suatu benda dimana mengalami perubahan fisik yang disebabkan benda tersebut menerima tegangan beban ataupun tegangan termal. Penelitan ini menganalisa pemakaian bahan logam paduan Stainless Steel Tipe 304 sebagai material pembuatan evaporator sistem desalinasi air laut. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa total deformasi yang dialami oleh evaporator dan apakah penggunaan logam paduan Stainless Steel Tipe 304 layak digunakan sebagai material pembuatan evaporator sistem desalinasi air laut untuk temperatur pada 26oC sampai 50oC. Penelitian dilakukan dalam dua metode, metode pertama secara eksperimental untuk mengukur deformasi evaporator dalam keadaan kerja riil dan metode kedua secara perhitungan analitik. Penelitian dilakukan sebanyak tiga kali dan mendapatkan hasil total deformasi untuk dinding evaporator sebesar 0,00208 mm; 0,00204 mm; 0,00214 mm; dan untuk alas evaporator sebesar 0,0021 mm; 0,0021 mm; 0,00216 mm. Validasi bentuk ralat rata-rata perbedaan perhitungan diperoleh untuk dinding evaporator 5,63 % dan untuk alas evaporator 3,57 %. Kata Kunci : Deformasi, Termal, Sistem Desalinasi, Stainless Steel 304, Evaporator


ABSTRACT Deformation is a condition in which the body undergo physical changes caused these objects receives the load stress or thermal stress. This research analyzes the use of metal alloys Type 304 Stainless Steel as a material manufacture seawater desalination system evaporator. This study aims to analyze the total deformation experienced by the evaporator and whether the use of metal alloys Type 304 Stainless Steel is used as material worthy of making seawater desalination system evaporator to the temperature at 26oC to 50oC. The study was conducted in two methods, the first method experimentally to measure the deformation of the evaporator in a state of real work and the second method is a analitical calculation. The study was conducted three times and get the total deformation to the walls of the evaporator of 0,00208 mm; 0,00204 mm; 0,00214 mm; and for the base of the evaporator at 0,0021 mm; 0,0021 mm; 0,00216 mm. Validate the form of errata average difference calculations for wall evaporator 5,63% and 3,57% for the base evaporator. Keywords: Deformation, Thermal, Desalination System, Stainless Steel 304, Evaporator


KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk mendapatkan Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi ini adalah “Analisa Deformasi Termal pada Evaporator Sistem Desalinasi Air Laut Secara Eksperimental dan Analitik Dengan Bahan Evaporator Stainless Steel” Selama pengujian dan penulisan skripsi ini penulis ingin berterima kasih banyak kepada: 1. Bapak dan Ibu tercinta yang selalu memberi segala dukungan tak terkiranya baik moril maupun materil, 2. Bapak Dr. Ir. M. Sabri, M.T., selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu untuk membimbing sehingga skripsi ini dapat selesai, 3. Bapak Dr.Ing Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Jurusan Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara merangkap sebagai dosen pembanding I yang dengan penuh kesabaran telah memberikan kritik dan saran yang membangun. 4. Bapak Dr. Eng Taufiq Bin Nur, S.T. M.Eng.Sc selaku dosen pembanding II yang dengan penuh kesabaran telah memberikan masukan dan kritik yang membangun, 5. Kolega seperjuangan Alexander Jos, Richie Wijaya, Darman Sucitra, Peter Sumarwan dan Frenky C. Nababan yang telah memberi semangat, bantuan dan tempat sharing dalam masa-masa sulit dan bahagia. 6. Ayahanda Richie Wijaya yang telah banyak diganggu waktunya dalam proses penyelesaian pembangunan Sistem Desalinasi Air Laut dalam Keadaan Vakum ini. 7. Teman-teman seperjuangan Teknik Mesin yang juga tengah berjuang terkhususnya stambuk 2011 yang sering memberi dukungan, dan sharing ilmu kepada penulis.

i Universitas Sumatera Utara

8. Kepada keluarga besar Cimed yang selalu memberi motivasi, tujuan dan semangat kepada penulis untuk pengerjaan skripsi ini. Penulis menyadari bahwa laporan ini masih belum sempurna dan terdapat kesalahan. Oleh karena itu, penulis menerima kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk menyempurnakan skripsi ini. Akhir kata, penulis berharap agar laporan ini dapat bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan penulis sendiri pada khususnya.

Medan, 20 Desember 2015 Penulis,

Novendy Leonard NIM: 110401040

ii Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Halaman KATA PENGANTAR .......................................................................................i DAFTAR ISI

..................................................................................................iii

DAFTAR GAMBAR .........................................................................................v DAFTAR TABEL .............................................................................................vii DAFTAR NOTASI ...........................................................................................viii BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ................................................................................1 1.2 Tujuan Peneltian .............................................................................2 1.3 Manfaat Penelitian ..........................................................................3 1.4 Batasan Masalah .............................................................................3 1.5 Metode Penelitian ...........................................................................3 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Teori Dasar Desalinasi ....................................................................4 2.2 Klasifikasi Sistem Desalinasi ..........................................................5 2.2.1 Solar Still............................................................................5 2.2.2 Solar Desalinasi Humidifikasi-Dehumidifikasi .................7 2.2.3 Solar Chimney....................................................................8 2.2.4 Solar Multi Stage Flash Desalination.................................9 2.2.5 Solar Multi Effect Distillation............................................10 2.2.6 Desalinasi Kompresi Uap...................................................11 2.2.7 Freeze Desalination ............................................................12 2.2.8 Desalinasi Adsorpsi............................................................14 2.2.9 Desalinasi Osmosis Terbalik Tenaga Surya Termal ..........15 2.2.10 Elektrodialisis Tenaga Surya (ED) ....................................17 2.3 Evaporator .......................................................................................18 2.4 Jenis – Jenis Evaporator ..................................................................19 2.5 Koefisien Expansi Thermal.............................................................20 2.6 Thermal Stress ................................................................................21 2.7 Proses Pembentukan Thermal akibat Arus Listrik..........................22

iii Universitas Sumatera Utara

2.8 Tabel Koefisien Linear Expansi Termal .........................................24 2.9 Contoh Penelitian Mengenai Deformasi Thermal ..........................24 2.9.1 Pengujian pada Tembaga ......................................................25 2.9.2 Pengujian pada Aluminium ..................................................27 BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Desain Parameter Penelitian ( Design Of Experiment ) ..................30 3.1.1 Komponen dan Fungsi ..........................................................30 3.1.2 Tabel Data Pengukuran .........................................................31 3.2 Kelengkapan Penelitian ..................................................................32 3.2.1 Waktu dan Tempat ................................................................32 3.2.2 Alat dan Bahan......................................................................33 3.2.2.1 Alat ...........................................................................33 3.2.2.2 Bahan ........................................................................37 3.2.3 Prosedur Pengujian ...............................................................38 3.2.4 Jadwal Pelaksaan Penelitian / Schedule ................................38 3.2.5 Estimasi Biaya Penelitian .....................................................38 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Membangun Design Of Experimental (DOE) ................................40 4.2 Membangun CAD ...........................................................................40 4.3 Hasil Percobaan Deformasi pada Evaporator .................................41 4.4 Hasil Deformasi pada Evaporator Berdasarkan Perhitungan ..........43 4.5 Perhitungan Ralat dan Grafik Perbandingan Hasil Deformasi dari Perhitungan dengan Penelitian .....................47 4.6 Perhitungan Temperatur Tegangan Batas Yield .............................51 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan .....................................................................................53 5.2 Saran ..............................................................................................53 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ix LAMPIRAN .......................................................................................................xi

iv Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 1.1

Klasifikasi Sistem Desalinasi Surya ............................................2

Gambar 2.1

Desalinasi Sistem Vakum Natural ...............................................5

Gambar 2.2

Solar Still Sederhana ...................................................................6

Gambar 2.3

Sistem Desalinasi Surya Humidifikasi – Dehumidifikasi ...........7

Gambar 2.4

Instalasi Sistem Desalinasi Solar Chimney pada Air Laut ..........9

Gambar 2.5

Sistem Desalinasi Solar Multi Stage Flash ..................................10

Gambar 2.6

Solar Multi Effect Distillation .....................................................11

Gambar 2.7

Sistem Desalinasi Kompresi Uap Mekanik .................................12

Gambar 2.8

Desalinasi Beku menggunakan Auto Reversed Vapor Compression Heat Pump .............................................................14

Gambar 2.9

Sistem Desalinasi Adsorpsi .........................................................15

Gambar 2.10 Unit Desalinasi Reverse Osmosis Bertenaga Siklus Rankine Organik Surya ...............................................................17 Gambar 2.11 Prinsip Kerja Unit Elektrodialisis ................................................18 Gambar 2.12 Evaporator ...................................................................................19 Gambar 2.13 Grafik Pengujian pemuaian panjang, lebar dan tebal tembaga ...............................................................................26 Gambar 2.14 Grafik pemuaian rata-rata panjang, lebar dan tebal pada tembaga ......................................................................27 Gambar 2.15 Grafik Pengujian pemuaian panjang, lebar dan tebal aluminium ...........................................................................28 Gambar 2.16 Grafik pemuaian rata-rata panjang, lebar dan tebal pada Aluminium .................................................................29 Gambar 3.1

Tangki Air Laut ...........................................................................33

Gambar 3.2

Evaporator ...................................................................................34

Gambar 3.3

Kondensor....................................................................................35

Gambar 3.4

Tube in Tube Heat Exchanger .....................................................36

Gambar 3.5

Manometer ...................................................................................36

v Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.6

Ultrasonic Thickness Indicator ....................................................37

Gambar 3.7

Sistem Desalinasi Air Laut ..........................................................37

Gambar 3.8

Bagan Alir Pengujian Penelitian .................................................39

Gambar 4.1

Evaporator dalam kondisi tertutup ..............................................40

Gambar 4.2

Evaporator dalam kondisi terbuka ...............................................41

Gambar 4.3

Grafik Tebal Dinding Perhitungan dan Penelitian pada Hari 1 ..................................................................................48

Gambar 4.4

Grafik Tebal Alas Perhitungan dan Penelitian pada Hari 1 ..................................................................................49

Gambar 4.5


Gambar 4.6


Gambar 4.7


Gambar 4.8


Gambar i

Hasil Spesimen sebelum dilakukan Heat Treatment ...................xii

Gambar ii

Hasil Spesimen setelah dilakukan Heat Treatment .....................xii

vi Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 2.1

Tabel Koefisien Linear Expansi Termal untuk Steel.................... 24

Tabel 2.2

Besar Pemuaian tembaga dengan menggunakan perhitungan ...... 25

Tabel 2.3

Pengujian pemuaian panjang, lebar dan tebal tembaga ................ 25

Tabel 2.4

Data nilai rata-rata pemuaian tembaga pada percobaan ............... 26

Tabel 2.5

Besar Pemuaian aluminium dengan menggunakan perhitungan .. 27

Tabel 2.6

Pengujian pemuaian panjang, lebar dan tebal aluminium ............ 28

Tabel 2.7

Data nilai rata-rata pemuaian aluminium pada percobaan ........... 29

Tabel 3.1

Tabel Komponen dan Fungsi Penelitian ....................................... 31

Tabel 3.2

Tabel Data Pengukuran untuk Tebal Dinding Evaporator ........... 32

Tabel 3.3

Tabel Data Pengukuran untuk Tebal Alas Evaporator ................. 32

Tabel 4.1

Parameter Design Of Experimental (DOE) .................................. 40

Tabel 4.2

Hasil Percobaan Hari 1 ................................................................. 41

Tabel 4.3


Tabel 4.4


Tabel 4.5

Hasil Perhitungan untuk Hari 1 .................................................... 44

Tabel 4.6


Tabel 4.7


Tabel 4.8

Tabel Mechanical Properties Stainless Steel 304 oleh Euro Inox ..................................................................................... 51

Tabel i

(a). Nilai diameter indentasi dan BHN pada temperatur awal (26oC), (b). Nilai diameter indentasi dan BHN pada temperatur akhir (50oC) ......................................................... xi

vii Universitas Sumatera Utara

DAFTAR NOTASI

Simbol

Satuan

αL

Linear coefficient of thermal expansion

/oC

αA

Area coefficient of thermal expansion

/oC

αV

Volumetric of thermal expansion

/oC

σ

Tegangan Thermal

MPa

E

Modulus Young

MPa

ΔT

Perubahan temperatur

o

δTL

Perubahan panjang benda

mm

δTA

Perubahan luas benda

mm2

δTV

Perubahan volume benda

mm3

L

Panjang awal benda

mm

A

Luas awal benda

mm2

V

Volume awal benda

mm3

BHN

Brinell Hardness Number

P

Load / Beban yang diberikan

Kg

D

Diameter Indentor

mm

d

Diameter Indentasi

mm

C

viii Universitas Sumatera Utara

ANALISA DEFORMASI TERMAL PADA EVAPORATOR SISTEM DESALINASI AIR LAUT SECARA EKSPERIMENTAL DAN ANALITIK DENGAN BAHAN EVAPORATOR STAINLESS STEEL

Recommend Documents