ANALISA PENGARUH JUMLAH BILAH PENGADUK JENIS FLAT BLADE PITCH PADDLE TERHADAP KAPASITAS PENGADUKAN DAN BESARNYA DAYA MOTOR PADA SUATU BEJANA BERPENGADUK
__________________________________________________ Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Menempuh Program S-1 Fakultas Teknologi Industri Program Studi Teknik Mesin
Disusun Oleh : Nama
: Purnomo
Nim
: 0130311-060
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2008
Analisa Pengaruh Jumlah Bilah Pengaduk Jenis Flat Blade Pitch Paddle Terhadap Perhitungan Kapasitas Pengadukan dan Besarnya Daya Motor Pada Suatu Bejana Pengaduk
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Menempuh Program S-1 Fakultas Teknologi Industri Program studi Teknik Mesin
Disusun Oleh : Nama
: Purnomo
Nim
: 0130311-060
Fakultas Teknologi Industri Program Studi Teknik Mesin Universitas Mercu Buana Jakarta 2008
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MERCU BUANA
Menyetujui, Dosen Pembimbing
( DR. Abdul Hamid, M. Eng )
Disahkan Oleh, Koordinator Tugas Akhir
( Nanang Ruhyat, ST, MT )
SURAT KETERANGAN ORISINILITAS (KEASLIAN) TUGAS AKHIR
Saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama
: Purnomo
Nim
: 0130311-060
Fakultas / Jurusan
: Fakultas Teknologi Industri / Jurusan Teknik Mesin
Judul Tugas Akhir
:
” Analisa Pengaruh Jumlah Bilah Pengaduk Jenis Flat Blade Pitch Paddle Terhadap Perhitungan Kapasitas Pengadukan dan Besarnya Daya Motor Pada Suatu Bejana Pengaduk ”
Dengan ini menyatakan bahwa laporan tugas akhir ini saya buat sendiri (asli) tanpa menyontek dan atau menyalin hasil laporan tugas akhir orang lain, sehingga jika ditemukan persamaan laporan tugas akhir seperti yang saya buat ini, maka saya siap untuk membuktikan keasliannya dan siap untuk mempertanggungjawabkannya sesuai dengan peraturan yang berlaku. Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sejujur-jujurnya dan jika di kemudian hari terbukti bahwa laporan tugas akhir ini tidak seperti yang saya paparkan di atas maka saya siap diberikan sangsi sesuai dengan peraturan yang berlaku. Jakarta, Januari 2008 Penyusun,
( Purnomo )
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan syukur kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan rahmat serta karuniaNya kepada kita semua, sehingga penulis dapat menyusun serta menyelesaikan tugas akhir ini. Dimana dalam tugas akhir ini kami mengambil judul “Analisa Pengaruh Jumlah Bilah Pengaduk Jenis Flat Blade Pitch Paddle Terhadap Perhitungan Kapasitas Pengadukan dan Besarnya Daya Motor Pada Suatu Bejana Pengaduk”. Dan sebagai manusia biasa yang tidak dapat lepas dari segala kekurangan yang mungkin masih ada di dalam penyusunan tugas akhir ini, terlebih dahulu penulis meminta maaf yang sebesar-besarnya. Semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat yang khususnya bagi diri penulis pribadi dan secara umum semoga dapat berguna bagi semua khalayak umum yang membacanya. Dengan telah terselesaikannya masa pengerjaan dari tugas akhir ini, maka penulis ingin mengucapkan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Kedua orang tua yaitu “ Abi dan Ummi “ tercinta yang telah mencurahkan dengan segala keikhlasan dan kesabaran atas segala kasih sayang yang telah diberikan selama ini yang takkan mungkin dapat terbayar walau sampai kapanpun. 2. Ir. Rulli Nutranta, M. Eng, selaku ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana. 3. DR. Abdul Hamid, M. Eng, selaku dosen pembimbing tugas akhir, atas bimbingan dan saran-sarannya sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan sebaik-baiknya.
4. Bapak Nanang Ruhyat, ST, MT, selaku koordinator tugas akhir, terima kasih yang sebesar-besarnya atas segala petunjuk, bimbingan, dan kemudahan yang telah diberikan dalam pelaksanaan tugas akhir yang kami kerjakan. 5. Seluruh jajaran dosen jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan berbagai kebaikan dalam disiplin ilmunya selama ini 6. Seluruh rekan-rekan Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana, khususnya rekan-rekan program studi kelas karyawan angkatan III, terima kasih atas pertemanan yang hangat selama ini dan semoga momen-momen indah kita bersama dapat terjalin terus walau nanti kita telah sukses di tempat yang berbeda-beda, spesial teruntuk Ubay, makasih tuk segala dukungan dan bantuannya friend and thank a lot and you’re my brother, tuk mas Risman ayo semangat dan terima kasih semuanya , buat Cae dan Andi makasih ya dukungan dan bantuan-bantuannya, kaliyan teman-teman terbaikku, tuk Yeyen makasih ayo semangat. 7. Seluruh saudara-saudara di Taman Cibodas dan Sangiang, spesial buat mas Aan dan bulek terima kasih atas segala motivasi, inspirasi, waktu dan kesediaan tempat dan maaf selalu merepotkan dan akan selalu ngrepoti and thanks you are my good brother and sister, spesial juga buat mas Bowo dan Atmo terima kasih atas semua bantuannya selama ini semoga persaudaraan kita kekal dimasa-masa mendatang. Akhir kata penulis mengucapkan alhamdulillah atas terselesaikannya tugas akhir ini dan mohon maaf
yang sebesar-besarnya jika masih terdapat banyak
kekurangan, demikian dan terima kasih. Jakarta, Januari 2008 Penyusun
ABSTRAK
Dalam uraian tugas akhir ini penulis menganalisa tentang pengaruh jumlah bilah pengaduk dari suatu pengaduk dengan jenis “Flat Blade Pitch Paddle” yang berada pada suatu bejana berpengaduk. Dengan mempergunakan teori-teori dasar dari mekanika fluida, teori-teori tentang pemilihan dan perencanaan pengaduk serta teori tentang dasar-dasar perencanaan poros dan pasak, penulis mengadakan suatu analisa tentang besarnya kapasitas pengadukan, lama waktu proses pengadukan untuk masing-masing perbedaan jumlah bilah, besarnya daya motor yang dipakai dan besarnya diameter poros yang harus digunakan, jika jumlah bilah pengaduk dibedakan yaitu sebanyak dua bilah, empat bilah dan enam buah bilah pengaduk. Dari proses analisa di dalam tugas akhir ini didapatkan suatu hasil sebagai berikut :
No
Perbedaan Banyaknya Jumlah Bilah Pengaduk
Item Analisa 3
1 Kapasitas Pengadukan (m /s ) 2 Daya Motor (kW) 3 Diameter Poros (mm) 4 Waktu Pengadukan ( jam )
2 Bilah
4 Bilah
6 Bilah
25
33,4
48,4
10,3
13,8
20,3
42
48
56
10 jam 16 menit 7 jam 41 menit 5 jam 18 menit
DAFTAR ISI Halaman Judul ............................................................................................................. i Lembar Pengesahan ..................................................................................................... ii Lembar Orisinilitas ...................................................................................................... iii Kata Pengantar ............................................................................................................. iv Abstrak ......................................................................................................................... vi Daftar Isi ...................................................................................................................... vii Notasi-Notasi ............................................................................................................... ix
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang ..................................................................................... 1
1.2
Identifikasi masalah ............................................................................. 3
1.3
Tujuan Penulisan ................................................................................. 5
1.4
Ruang Lingkup .................................................................................... 5
1.5
Sistematika Penulisan ......................................................................... 6
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1
Pengadukan dan Pencampuran ........................................................... 8
2.2
Komponen-Komponen Mesin Pengaduk ............................................ 9
2.3.
Teori Dasar Fluida. ............................................................................. 23
BAB III
DASAR-DASAR PERENCANAAN
3.1
Perencanaan Bejana dan Pengaduk. .................................................. 30
3.2
Formulasi Hubungan Antara Jumlah Bilah Dengan Waktu Pengadukan......................................................................................... 37
3.3.
Spesifikasi Fluida .............................................................................. 38
3.4.
Kapasitas Pengadukan ....................................................................... 41
3.5.
Perencanaan Motor Penggerak .......................................................... 42
3.6.
Perencanaan Diameter Poros Pengaduk ............................................ 45
BAB IV
ANALISA DAN PERHITUNGAN
4.1.
Perencanaan Bejana dan Pengaduk ................................................... 58
4.2
Analisa dan Perhitungan Besarnya Reynolds Number (NRe) ............ 61
4.3
Perhitungan Kapasitas Pengadukan (Q) ............................................ 63
4.4.
Perhitungan Waktu Pengadukan (t)......................................................65
4.5.
Perhitungan Daya Motor Penggerak (P) ........................................... 67
4.6
Perhitungan Diameter Poros Pengaduk (ds) ..................................... 70
BAB V
KESIMPULAN ...................................................................................... 89
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 94 LAMPIRAN ............................................................................................................. 95
NOTASI-NOTASI
A
Luas permukaan fluida
m2
b
Lebar pasak
mm
Cb
Faktor jika diperkirakan akan dikenakan beban lentur
tidak ada
D
Diameter pipa
m
Dt
Diameter bejana
m
d
Diameter pengaduk.
m
db
Diameter poros tempat bantalan
mm
ds
Diameter poros pengaduk.
mm
F
Gaya geser fluida
N
fc
Faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan
tidak ada
g
Gravitasi bumi
m/s
H
Tinggi total fluida di dalam bejana
m
h
Tinggi pasak
mm
Kt
Faktor koreksi dari kejutan atau tumbukan momen puntir
tidak ada
K1
Konstanta untuk propeller dengan 3 buah bilah
tidak ada
di dalam air K2
Konstanta untuk aliran kental
tidak ada
K3
Konstanta untuk aliran turbulent
tidak ada
m
Massa fluida
kg
NRe
Bilangan Reynolds
tidak ada
N
Putaran motor
rps
n
Jumlah bilah pengaduk
tidak ada
P
Daya motor penggerak
Watt
Pd
Daya rencana
Watt
Q
Kapasitas aliran dari pengaduk
m3/s
r1
Jari-jari fillet alur pasak pada poros
mm
r2
Jari-jari fillet alur pasak pada pengaduk
mm
S
Gravitasi jenis
tidak ada
Sf1
Faktor keamanan dari batas kelelahan puntir
tidak ada
terhadap kekuatan tarik Sf2
Faktor keamanan untuk alur pasak dan poros bertangga
tidak ada
T
Momen puntir
Nm
t1
Waktu pengadukan untuk jumlah bilah 2 buah
menit
t2
Waktu pengadukan untuk jumlah bilah 4 buah
menit
t3
Waktu pengadukan untuk jumlah bilah 4 buah
menit
ta
Tinggi alur pasak pada poros
mm
tb
Tinggi alur pasak pada pengaduk
mm
tc
Tinggi pengaduk
m
U/t = du/dy
Kecepatan sudut
rad/s
V
Volume bejana
m3
v
Laju / kecepatan fluida
m/s
W
Lebar pengaduk
m
a
Faktor konsentrasi tegangan dari poros dengan alur pasak tidak ada
ß
Faktor konsentrasi tegangan dari poros bertangga
tidak ada
µ
Viskositas fluida (dinamik/mutlak)
Ns/m2
Rapat massa
kg/m3
sB
Kekuatan tarik material
N/m2
t
Tegangan geser
N/m2
ta
Tegangan geser ijin
N/m2
Viskositas kinematik
m2/s
