Feedback

Studi Tentang Pengaruh Variasi Temperatur Dan Putaran Ekstruder Berkapasitas Maksimum 900 Kg/Jam Pada Proses Pembuatan Pipa Air Dengan Komposisi Beberapa Jenis Thermoplastik.

Informasi dokumen
STUDI TENTANG PENGARUH VARIASI TEMPERATUR DAN PUTARAN EXTRUDER BERKAPASITAS MAKSIMUM 900 KG/JAM PADA PROSES PEMBUATAN PIPA AIR DENGAN KOMPOSISI BEBERAPA JENIS THERMOPLASTIK SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik HENDRA PRAWIRA GINTING NIM. 080421008 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2 0 11 Universitas Sumatera Utara UNIVERSITAS SUMATERA UTARA FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK MESIN MEDAN TUGAS SARJANA STUDI TENTANG PENGARUH VARIASI TEMPRATUR DAN PUTARAN EXTRUDER BERKAPASITAS MAKSIMUM 900 KG/JAM PADA PROSES PEMBUATAN PIPA AIR DENGAN KOMPOSISI BEBERAPA JENIS THERMOPLASTIK OLEH : HENDRA PRAWIRA GINTING NIM : 080421008 DISETUJUI OLEH : DOSEN PEMBIMBING Ir.Alfian Hamsi,M.Sc. NIP. 19560910198701001 Universitas Sumatera Utara TUGAS SARJANA STUDI TENTANG PENGARUH VARIASI TEMPERATUR DAN PUTARAN EXTRUDER BERKAPASITAS MAKSIMUM 900 KG/JAM PADA PROSES PEMBUATAN PIPA AIR DENGAN KOMPOSISI BEBERAPA JENIS THERMOPLASTIK OLEH : HENDRA PRAWIRA GINTING NIM : 080421008 TELAH DISETUJUI DARI HASIL SIDANG SARJANA PERIODE 158, TANGGAL 24 SEPTEMBER 2011 DOSEN PEMBANDING I Ir. Mulfi Hazwi, M.Sc. NIP. 19491012 198103 1 002 DOSEN PEMBANDING II Ir.M.Syahril Gultom,MT. NIP. 195512101987101001 Universitas Sumatera Utara STUDI TENTANG PRNGARUH VARIASI TEMPRATUR DAN PUTARAN EXTRUDER BERKAPASITAS MAKSIMUM 900 KG/JAM PADA PEROSES PEMBUATAN PIPA AIR DENGAN KOMPOSISI BAHAN THERMOPLASTIK HENDRA PRAWIRA GINTING NIM : 080421008 Telah Disetujui dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke 158 ,pada Tanggal 17 September 2011 Pembanding I, Ir. Mulfi Hazwi, M.Sc. NIP. 194910121981031002 Pembanding II, Ir.M.Syahril Gultom, MT. NIP.195512101987101001 Universitas Sumatera Utara DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK USU MEDAN AGENDA DITERIMA TGL. PARAF : 248 / TS / 2011 : 12 / 09 / 2011 : TUGAS SARJANA NAMA NIM MATA PELAJARAN SPESIFIKASI : HENDRA PRAWIRA GINTING : 080421008 : METALURGI SERBUK : STUDI TENTANG PENGARUH VARIASI TEMPERATUR DAN PUTARAN EKSTRUDER BERKAPASITAS MAKSIMUM 900 KG/JAM PADA PROSES PEMBUATAN PIPA AIR DENGAN KOMPOSISI BEBERAPA JENIS THERMOPLASTIK DIBERIKAN TANGGAL : 15 MEI 2011 SELESAI TANGGAL : 12 SEPTEMBER 2011 KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN, Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP.1964 1224 1992 111001 MEDAN, SEPTEMBER 2011 DOSEN PEMBIMBING, Ir. Alfian Hamsi, M.Sc. NIP.1956 0910 1987 01001 Universitas Sumatera Utara KATA PENGANTAR Puji dan syukur kita panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, atas segala karunia dan anugerah-Nya yang senantiasa diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun Skripsi yang dipilih, diambil dari mata kuliah Metalurgi Serbuk, yaitu “Studi Tentang Pengaruh Variasi Temperatur Dan Putaran Ekstruder Berkapasitas Maksimum 900 Kg/Jam Pada Proses Pembuatan Pipa Air Dengan Komposisi Beberapa Jenis Thermoplastik Dalam penulisan skripsi ini, penulis telah berupaya dengan segala kemampuan pembahasan dan penyajian, baik dengan disiplin ilmu yang diperoleh dari perkuliahan, menggunakan literatur serta bimbingan dan arahan dari Dosen Pembimbing. Pada kesempatan ini, penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada: 1. Bapak. Ir. Alfian Hamsi, M.Sc. sebagai dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya dan dengan sabar membimbing saya hingga tugas ini dapat terselesaikan. 2. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT, selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU. 3. Bapak Pimpinan PT. Sinar Utama Nusantara Jl. Batang Kuis Km. 3,8 Pasar V Desa Telaga Sari, Tanjung Morawa yang telah banyak membantu dalam hal survey studi dan pengetahuan tentang pembuatan pipa PVC. 4. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU. 5. Teristimewa buat kedua Orangtua tercinta, atas doa dan dukungan mereka yang selalu menyertai penulis dalam menyelesaikan pendidikan dan pembuatan tugas skripsi ini. 6. Terimakasih kepada Adik ku,atas doa & support nya selama penulis menyelesaikan pendidikan dan pembuatan tugas skripsi ini Universitas Sumatera Utara 7. Terimakasih kepada Tunangan ku tercinta Debora Margareth Silitonga, atas doa ,dukungan & perhatian nya,selama penulis menyelesaikan pendidikan dan pembuatan skripsi ini 8. Terimakasih kepada om Benhur Silitonga S.Th,SE,MM, atas bantuan,saran dan bimbingannya,selama penulis dalam pembuatan tugas skripsi ini. 9. Kepada teman-teman mahasiswa Extensi teknik mesin USU khususnya stambuk 2008 yang selalu mendukung penulis dalam menyelesaikan tugas skripsi ini 10. Kepada teman-teman satu team skripsi ku ( 3Idiot; Fajar Hidayat,Chairun Nawawi ),yang selalu saling berkerjasama,& saling mendukung dalam pembuatan sekripsi ini. Penulis menyadari bahwa Tugas Sarjana ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi penyempurnaan di masa mendatang. Akhir kata, penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua. Medan, September 2011 Penulis, HENDRA PRAWIRA GINTING NIM. 080421008 Universitas Sumatera Utara DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR . i DAFTAR ISI . iii DAFTAR GAMBAR . vi DAFTAR TABEL . viii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penelitian. 1 1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian. 2 1.2.1 Tujuan Penelitian. 2 1.2.2 Manfaat Penelitian. 2 1.3 Batasan Masalah . 3 1.4 Sistematika Penulisan . 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Dasar Bahan Polimer. 5 2.1.1 Definisi Bahan Polimer . 5 2.1.2 Jenis-jenis Bahan Polimer . 8 2.2 Sifat-sifat Mekanik Bahan Polimer . 9 2.2.1 Sifat Lenturan . 9 2.2.2 Teori Uji Tekan Statik . 12 2.2.3 Respon Material Akibat Beban Tekan Statik . 13 2.2.4 Perpatahan (Fracture) . 16 2.2.4.1 Dasar-dasar Perpatahan. 16 2.3 Pemanfaatan Polimer . 16 2.4 Bahan Baku . 18 2.5 Bahan Tambahan . 23 2.5.1 Bahan Penyetabil . 23 2.5.2 Bahan Pengisi . 23 2.5.3 Lain-lain. 24 2.6 Proses Esktrusi. 24 2.6.1 Mesin Ekstruder . 27 2.7 Proses Pembuatan Pipa PVC . 37 BAB III METODOLOGI 3.1 Tahapan Penelitian . 46 3.2 Peralatan . 47 3.2.1 Mesin Mixer. 47 3.2.2 Mesin Ekstruder. 47 3.2.3 Neraca Analitik. 48 3.2.4 Cetakan Spesimen . 48 3.2.5 Mesin Uji Tekan dan Kelenturan . 49 3.2.6 Hydrolic Hot Press . 50 3.3 Bahan Baku . 51 3.4 Proses Pembuatan Spesimen ASTM D 695 dan D 790. 51 3.4.1 Penimbangan Komposisi Formula . 51 Universitas Sumatera Utara 3.4.2 Pembuatan Spesimen. 53 3.4.3 Cara Pengambilan Data . 55 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil. 57 4.1.1 Kondisi Spesimen Setelah Pengujian . 57 4.2 Hasil Uji Mekanik Spesimen. 63 4.2.1 Perhitungan Uji Lentur. 65 4.2.1 Perhitungan Uji Tekan . 68 4.3 Diskusi . 71 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan. 72 5.2 Saran . 74 DAFTAR PUSTAKA. 72 LAMPIRAN A (Data dan Grafik Spesimen Uji Lentur dan Uji Tarik) . 77 LAMPIRAN B (Perhitungan). 80 Universitas Sumatera Utara DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Klasifikasi Polimer . 8 Gambar 2.2 Spesimen Uji Lentur (ASTM D790 – 02) . 10 Gambar 2.3 Penampang Uji Bending (standart ASTM D 790-02) . 10 Gambar 2.4 Perubahan benda yang disebabkan oleh tegangan tekan Aksial . 12 Gambar 2.5 Pengujian beban tekan pada batang spesimen (a) .sebelum uji tekan (b) setelah uji tekan . 14 Gambar 2.6 (a) Pipa PVC (b) Kabel Optik. 17 Gambar 2.7 Diagram alir dari proses pembuatan resin PVC Secara keseluruhan . 22 Gambar 2.8 Bagian – bagian proses pengolahan pada ekstruder Secara umum . 28 Gambar 2.9 Pada ekstruder ulir tunggal . 29 Gambar 2.10 Contoh kerapatan Ulir Intermeshing, Counter Rotating. 32 Gambar 2.11 Tipe-tipe Ulir . 32 Gambar 2.12 Dua Ulir Paralel Pada Ekstruder Ulir Ganda . 33 Gambar 2.13 Bagan Alir Proses Pembuatan Pipa PVC. 38 Gambar 2.14 Cetakan Mesin Ekstrusi Untuk Pipa . 38 Gambar 2.15 (a) Tangki Air (b), (c) dan (d) Keadaan didalam Tangki Air . 39 Gambar 2.16 Penarik Pipa (Puller). 40 Gambar 2.17 (a) Proses Pemotongan Secara Manual (b) Mesin Potong . 40 Gambar 2.18 Proses Finishing (a) Proses Pemotnogan (b) Proses Pembersihan . 41 Gambar 3.1 Diagram alir proses. 46 Gambar 3.2 Mesin Mixer. 47 Gambar 3.3 Mesin Ekstruder. 48 Gambar 3.4 Neraca Analitik . 48 Gambar 3.5 Spesimen uji tekan (ASTM D 695 – 02a) . 49 Gmabar 3.6 Spesimen Uji Lentur (ASTM D790 -02 ) . 49 Gambar 3.7 Mesin Uji tekan dan uji kelenturan. 50 Gambar 3.8 Hydraulic Hot Press . 50 Gambar 3.9 Pencampuran Bahan dengan pewarna titanium Dioksid . 52 Gambar 3.10 Pencampuran Bahan dengan pewarna Carbon Black . 52 Gambar 3.11 Spesimen Uji Tekan ASTM D-695 . 53 Gambar 3.12 Spesimen Uji Lentur ASTM D-790. 53 Gambar 3.13 Diagram pohon sampel hasil variasi temperatur dengan variasi Putaran. 54 Gambar 3.14 Spesimen Uji Lentur ASTM D-790 berada di mesin Pengujian . 55 Gambar 3.15 Kondisi Spesimen Uji Lentur ASTM D-790 saat Pengujian . 56 Universitas Sumatera Utara Gambar 3.16 Spesimen Uji Tekan ASTM D-695 berada di mesin Pengujian . 56 Gambar 3.17 Kondisi Spesimen Uji Tekan ASTM D-695 saat pengujian . 56 Gambar 4.1 Kondisi spesimen sebelum dilakukan pengujian . 57 Gambar 4.2 Kondisi spesimen pada suhu 170oC. 58 Gambar 4.3 Kondisi spesimen pada suhu 175oC. 58 Gambar 4.4 Kondisi spesimen pada suhu 180oC. 58 Gambar 4.5 Kondisi spesimen pada suhu 170oC. 59 Gambar 4.6 Kondisi spesimen pada suhu 175oC. 59 Gambar 4.7 Kondisi spesimen pada suhu 180oC. 59 Gambar 4.8 Kondisi spesimen uji tekan pada suhu 170oC. 60 Gambar 4.9 Kondisi spesimen uji tekan pada suhu 175oC. 60 Gambar 4.10 Kondisi spesimen uji tekan pada suhu 180oC. 60 Gambar 4.11 Kondisi spesimen uji tekan pada suhu 170oC. 61 Gambar 4.12 Kondisi spesimen uji tekan pada suhu 175oC. 61 Gambar 4.13 Kondisi spesimen uji tekan pada suhu 180oC. 61 Universitas Sumatera Utara DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Suhu Operasi Termoplastik . 26 Tabel 2.2 Perbedaan Utama Antara Ekstruder Ulir Tunggal dan Ulir Ganda . 31 Tabel 4.1 Data hasil uji Lentur ASTM D 790 dengan n = 25 rpm . 63 Tabel 4.2 Data hasil uji Lentur ASTM D 790 dengan n =30 rpm . 63 Tabel 4.3 Data hasil uji Tekan ASTM D 695-02a dengan n = 25 rpm. 64 Tabel 4.4 Data hasil uji Tekan ASTM D 695-02a dengan n =30 rpm. 64 Tabel 4.5 Hasil perhitungan sifat mekanik dari specimen uji lentur n=25 rpm . 66 Tabel 4.6 Hasil perhitungan sifat mekanik dari specimen uji lentur n=30 rpm . 66 Tabel 4.7 Hasil perhitungan sifat mekanik dari specimen uji tekan n=25 rpm . 69 Tabel 4.8 Hasil perhitungan sifat mekanik dari specimen uji tekan n=30 rpm . 69 Universitas Sumatera Utara BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penelitian Dewasa ini pemakaian pipa air yang terbuat dari bahan Polivinil Klorida (PVC) semakin meningkat.Hal ini dikarenakan PVC mempunyai banyak kelebihan-kelebihan yang mulai di perhitungkan masyarakat.Keunggulan pipa PVC pada umumnya adalah mudah menginstalasi nya,tahan korosi di banding pipa besi.Dengan tambahan berbagai bahan anti tekanan dan stabilizer, PVC menjadi bahan yang populer sebaga bingkai jendela dan pintu. Dalam masa era globalisasi, persaingan dalam industri semakin ketat. Persaingan ini (R) Diameter Pipa (D) R/D K 0.3 m 0.0762 m 3.9 0.105 0.3 m 0.0762 m 3.9 0.17 Dan harga K pada pipa layar ruang bakar 1 seperti pada tabel 4.5 berikut ini Tabel 4.5 Hasil perhitungan koefisien kerugian (K) pada pipa layar ruang bakar 1 Belokan K1 K2 Sudut Belokan Jari-Jari (R) Diameter Pipa (D) R/D K 0 90 0.45 m 0.0762 m 5.9 0.14 0 81 0.45 m 0.0762 m 5.9 0.13 Sehingga koefisien kerugian pada pipa konveksi ( K d ) adalah : Kd = Koefisien kerugian pada pipa konveksi = Kin + K1 + K2 + Kout = 0.5+ 0.105 + 0.17 + 1 Kd = 1.75 71 dan koefisien kerugian pada pipa layar ruang bakar 1 adalah : = kerugian pada pipa layar ruang bakar 1 K ww = Kin + K1 + K2 + Kout = 0.5+ 0.14 + 0.13 + 1 = 1.77 K ww c. Posisi dryout/DNB Konstanta-konstata A’ dan C’ dari perhitungan sebelumnya didapatkan: 38920.786 × G 1 + 1.58 × 10 =3 × G 38920.786 × 0.546 A' = 1 + 1.58 × 10 =3 × 0.546 A' = 21238.942 A' = C'= 2.3575 × 10 −3 × G 1 + 0.02804 × (G / 1356)1.8115 2.3575 × 10 −3 × 0.546 1 + 0.02804 × (0.546 / 1356)1.8115 C ' = 0.001288 C'= Maka XCRIT didapat sebesar : xCRIT = 4 (21238.942 − 1000000 × 0.001288) 0.0762 × 0.546 × 1830940 xCRIT = 1.00 Posisi saat terjadinya titik kritis adalah : z CRIT = z CRIT z CRIT G D(c pf (TSAT − T fi ) + xCRIT i fg (1 + ε )) 4φ 0.546 × 0.0762(4656.2 × (226 − 30) + 1.08 × 1830940 × 0.1) = 4 × 1000000 = 0.01 [m] 72 d. Konstanta dua fasa pada pipa layar ruang bakar 1 ( Φ ) Konstanta dua fasa pada pipa layar ruang bakar 1 adalah :  vg Φ =  0.97303(1 − x) + x( vf     )  0.5 × [0.97303(1 − x) + x ] 0.5  + 0.027(1 − x)   2 0.5   0.077308  0.5 Φ =  0.97303 × (1 − 1) + 1 × ( × [0.97303 × (1 − 1) + 1] + 0.027(1 − 1) ) −3  1.20122 × 10     Φ = 64.36 2 Sehingga dengan cara yang sama seperti perhitungan diatas, didapatkan hasil perhitungan seperti tabel 4.6 berikut ini. Tabel 4.6 Hasil iterasi untuk mendapatkan kecepatan massa (G) pada sirkulasi konveksi dengan pipa layar ruang bakar 1 i Φ G(i ) 0,01 832,487 64,36 710,232 709,686 0,46 13,09 832,487 29,78 581,151 -129,081 0,51 10,75 832,487 33,30 549,471 -31,680 0,53 10,17 832,487 34,28 541,912 -7,560 0,53 10,04 832,487 34,53 540,089 -1,823 0,53 10,00 832,487 34,58 539,648 -0,441 0,54 10,00 832,487 34,60 539,542 -0,107 0,54 9,99 832,487 34,60 539,516 -0,026 0,54 9,99 832,487 34,60 539,510 -0,006 0,54 9,99 832,487 34,60 539,508 -0,002 ρ out _ d fd f ww xCRIT 1 30,00 995,62 1,2276 1,00 2 36,25 993,46 0,0164 3 37,64 992,98 0,0220 0,183 7 0,018 40,018 4 38,08 992,82 0,0222 5 38,19 992,79 0,0222 6 38,22 992,78 0,0222 7 38,23 992,77 0,0222 8 38,23 992,77 0,0222 9 38,23 992,77 0,0222 10 38,23 992,77 0,0222 5 0,018 6 0,018 6 0,018 60,018 6 0,018 60,018 6 0,018 6 ∆G ρ ww Tout _ d zCRIT Sehingga didapat harga kecepatan massa pada pipa layar ruang bakar 1 (G) = 539.508 kg/m2s 73 4.2.2.2. Sirkulasi antara pipa konveksi dengan pipa layar ruang bakar 2 Pada bab 3 data diperoleh data-data pipa layar ruang bakar dan keterangan untuk persamaan 2-43 seperti berikut ini: Z NWL = Ketinggian permuakaan air ketel (ZNWL-LR2) pada pipa layar ruang bakar 2 yaitu 6.125 m ρd = kerapatan air pada pipa konveksi ρ ww = Kerapatan fluida cair pada pipa layar ruang bakar 2. Lww = Panjang pipa waterwall yaitu panjang keseluruhan pipa layar ruang bakar 2 = 8.859 m Dww = Diameter pipa layar ruang bakar 2 yaitu 0.0762 m G0 = Kecepatan massa awal yaitu dari pipa layar ruang bakar 1 = 539.508 [kg/m2s] a. Koefisien gesek Bilangan Reynold pipa layar ruang bakar 2 : Re = GDww µf = 0.0273 × 0.0762 1.1946 × 10 −4 Re = 174.1386 Koefisien gesek pada pipa layar ruang bakar 2 64 64 = Re 174.1386 = 0.03675 f ww = f ww b. Koefisien kerugian karena hambatan-hambatan dalam pipa Harga K pada pipa layar ruang bakar 2 seperti pada tabel 4.7 berikut ini Tabel 4.7 Hasil perhitungan koefisien kerugian (K) pada pipa layar ruang bakar 2 Belokan Sudut Belokan Jari-Jari (R) Diameter Pipa (D) R/D K K1 790 0.45 m 0.0762 m 5.9 0.13 0 K2 72 0.45 m 0.0762 m 5.9 0.13 74 Koefisien kerugian pada pipa layar ruang bakar 2 adalah : = kerugian pada pipa layar ruang bakar 2 K ww = Kin + K1 + K2 + Kout = 0.5+ 0.13 + 0.13 + 1 = 1.76 K ww c. Posisi dryout/DNB Konstanta-konstanta A’ dan C’: A' = 38920.786 × G 1 + 1.58 ×10 =3 × G C' = 2.3575 ×10 −3 × G 1 + 0.02804 × (G / 1356)1.8115 Maka XCRIT didapat sebesar : 4 (10620.79 − 500000 × 6.436 × 10 −4 ) 0.0762 × 0.273 × 1830940 = 1.08 xCRIT = xCRIT Posisi saat terjadinya titik kritis adalah : z CRIT = z CRIT z CRIT G D(c pf (TSAT − T fi ) + xCRIT i fg (1 + ε )) 4φ 0.273 × 0.0762(4656.2 × (226 − 30) + 1.08 × 1830940 × 0.1) = 4 × 500000 −9 = 1.58 × 10 [m] d. Konstanta dua fasa pada pipa layar ruang bakar 2 ( Φ ) Konstanta dua fasa pada pipa layar ruang bakar 2 adalah :  vg Φ =  0.97303(1 − x) + x( vf     )  0.5 × [0.97303(1 − x) + x ] 0.5  + 0.027(1 − x)   2 0.5   0.077308  0.5 Φ =  0.97303 × (1 − 1) + 1 × ( × [0.97303 × (1 − 1) + 1] + 0.027(1 − 1) ) −3  1.20122 × 10     2 Φ = 64.36 75 Dengan mengiterasi langkah-langkah diatas maka diperoleh data seperti pada tabel 4.8. berikut ini Tabel 4.8 Hasil iterasi untuk mendapatkan kecepatan massa (G) pada sirkulasi konveksi dengan pipa layar ruang bakar 2 i Tout _ d 1 2 3 4 5 6 7 ρ out _ d fd f ww xCRIT zCRIT ρ ww Φ ∆G G(i ) 38,23 992,77 0,0222 0,0186 0,54 9,99 832,487 34,60 490,355 -49,153 39,05 992,49 0,0225 0,0187 0,56 9,09 832,487 36,27 479,365 -10,990 39,26 992,42 0,0225 0,0187 0,57 8,89 832,487 36,66 476,866 -2,499 39,31 992,40 0,0226 0,0188 0,57 8,84 832,487 36,75 476,295 -0,571 39,32 992,40 0,0226 0,0188 0,57 8,83 832,487 36,78 476,165 -0,130 39,32 992,40 0,0226 0,0188 0,57 8,83 832,487 36,78 476,135 -0,030 39,32 992,40 0,0226 0,0188 0,57 8,83 832,487 36,78 476,128 -0,007 Sehingga didapat harga kecepatan massa pada pipa layar ruang bakar (G) = 476,128 kg/m2s. 4.2.2.3. Sirkulasi antara pipa konveksi dengan pipa ruang bakar Pada bab 3 data diperoleh data-data pipa ruang bakar dan keterangan untuk persamaan 2-43 seperti berikut ini: Z NWL = Ketinggian permuakaan air ketel (ZNWL-RB) pada pipa ruang bakar yaitu 7.9 m ρd = kerapatan air pada pipa konveksi ρ ww = Kerapatan fluida cair pada pipa ruang bakar. Lww = Panjang Pipa Waterwall = 8.245 m D ww = Diameter pipa ruang bakar yaitu 0.0762 m G0 = Kecepatan massa awal yaitu dari pipa layar ruang bakar 2 = 476,128 [kg/m2s] 76 a. Koefisien gesek Bilangan Reynold pipa ruang bakar : Re = GDww µf = 0.0273 × 0.0762 1.1946 × 10 −4 Re = 174.1386 Koefisien gesek pada pipa ruang bakar 64 64 = Re 174.1386 = 0.03675 f ww = f ww b. Koefisien kerugian karena hambatan-hambatan dalam pipa Harga K pada pipa ruang bakar seperti pada tabel 4.9 berikut ini Tabel 4.9 Hasil perhitungan koefisien kerugian (K) pada pipa ruang bakar Belokan K1 K2 K3 K4 K5 K6 Sudut Belokan Elbow 900. Elbow 900. Input 580 output 300 Jari-Jari (R) Diameter Pipa (D) R/D K 0.4 m 0.250 m 1.6 0.434 0.4 m 0.250 m 1.6 0.434 0m 0.0762 m 0.5 0.4 m 0.0762 m 5.3 0.11 0m 0.0762 m 1.00 0.3 m 0.0762 m 3.9 0.09 Koefisien kerugian pada pipa ruang bakar adalah : K ww = kerugian pada pipa ruang bakar = Kin + K1 + K2 + K3 + K4+ K5 + K6 + Kout = 0.5+ 0.434 + 0.434 + 0.5+ 0.11+ 1.00 + 0.09 + 1.00 K ww = 4.068 c. Posisi dryout/DNB Konstanta-konstanta A’ dan C’: A' = 38920.786 × G 1 + 1.58 ×10 =3 × G 77 C' = 2.3575 ×10 −3 × G 1 + 0.02804 × (G / 1356)1.8115 Maka XCRIT didapat sebesar : 4 (10620.79 − 500000 × 6.436 × 10 −4 ) 0.0762 × 0.273 × 1830940 = 1.08 xCRIT = xCRIT Posisi saat terjadinya titik kritis adalah : z CRIT = z CRIT z CRIT G D(c pf (TSAT − T fi ) + xCRIT i fg (1 + ε )) 4φ 0.273 × 0.0762(4656.2 × (226 − 30) + 1.08 × 1830940 × 0.1) = 4 × 500000 −9 = 1.58 × 10 [m] d. Konstanta dua fasa pada pipa ruang bakar ( Φ ) Konstanta dua fasa pada pipa ruang bakar adalah :  vg Φ =  0.97303(1 − x) + x( vf     )  0.5 × [0.97303(1 − x) + x ] 0.5  + 0.027(1 − x)   2 0.5   0.077308  0.5 Φ =  0.97303 × (1 − 1) + 1× ( ) × [0.97303 × (1 − 1) + 1] + 0.027(1 − 1) −3  1.20122 × 10     Φ = 64.36 2 Tabel 4.10 Hasil iterasi untuk mendapatkan kecepatan massa (G) pada sirkulasi konveksi dengan pipa ruang bakar i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Tout _ d ρ out _ d fd f ww xCRIT zCRIT ρ ww Φ ∆G G(i ) 39,32 992,40 0,0226 0,0188 0,57 8,83 832,487 36,78 364,495 -111,633 42,18 991,26 0,0234 0,0191 0,64 6,76 832,487 41,30 455,239 90,744 39,75 992,25 0,0227 0,0188 0,58 8,44 832,487 37,56 360,667 -94,571 42,31 991,21 0,0234 0,0191 0,64 6,69 832,487 41,48 460,374 99,707 39,64 992,29 0,0227 0,0188 0,58 8,54 832,487 37,36 361,612 -98,762 42,28 991,22 0,0234 0,0191 0,64 6,70 832,487 41,43 459,116 97,504 39,67 992,28 0,0227 0,0188 0,58 8,52 832,487 N = 343,254807N Fmaks 343,254807 σmaks = Ao = 14,022 = 24,48 N mm2 = 24,48MPa = ∆ 100% = 4,82 20 100% = 24,10% = σmaks = 24,48 0,241 = 101,58 70% PP : 30% HDPE (F2a) Fmaks = 35,349 x 9,807 N = 346,667643N Fmaks 346,667643 σmaks = Ao = 13,742 = 25,23 N mm2 = 25,23MPa = ∆ 100% = 4,16 20 100% = 20,80% = σmaks = 25,23 0,208 = 121,29 70% PP : 30% HDPE (F2b) Fmaks = 39,049 x 9,807 N = 382,953543N Fmaks 382,953543 σmaks = Ao = 14,022 = 27,31 N mm2 = 27,31MPa = ∆ 100% = 4 20 100% = 20% = σmaks = 27,31 0,2 = 136,14 xvii Universitas Sumatera Utara 70% PP : 30% HDPE (F2c) Fmaks = 40,864 x 9,807 N = 400,753248N Fmaks 400,753248 σmaks = Ao = 13,732 = 29,20 N mm2 = 29,20MPa = ∆ 100% = 5,4 20 100% = 27% = σmaks = 29,20 0,27 = 108,14 60% PP : 40% HDPE (F3a) Fmaks = 38,847 x 9,807 N = 380,972529N Fmaks 380,972529 σmaks = Ao = 13,422 = 28,39 N mm2 = 28,39MPa = ∆ 100% = 4,9 20 100% = 24,50% = σmaks = 28,39 0,245 = 115,87 60% PP : 40% HDPE (F3b) Fmaks = 35,842 x 9,807 N = 351,502494N Fmaks 351,502494 σmaks = Ao = 12,752 = 27,57 N mm2 = 27,57MPa = ∆ 100% = 4,05 20 100% = 20,25% = σmaks = 27,57 0,2025 = 136,14 60% PP : 40% HDPE (F3c) Fmaks = 38,003 x 9,807 N = 372,695421N Fmaks 372,695421 σmaks = Ao = 13,062 = 28,54 N mm2 = 28,54MPa xviii Universitas Sumatera Utara = ∆ 100% = 4,98 20 100% = 24,90% = σmaks = 28,54 0,249 = 114,63 Suhu 175oC 80% PP : 20% HDPE (F1a) Fmaks = 45,443 x 9,807 N = 445,659501N Fmaks 445,659501 σmaks = Ao = 12,812 = 34,79 N mm2 = 34,79MPa = ∆ 100% = 4,9 20 100% = 24,50% = σmaks = 34,79 0,245 = 142,00 80% PP : 20% HDPE (F1b) Fmaks = 48,841 x 9,807 N = 478,983687N Fmaks 478,983687 σmaks = Ao = 13,672 = 35,03 N mm2 = 35,03MPa = ∆ 100% = 4,63 20 100% = 23,15% = σmaks = 35,03 0,2315 = 151,32 80% PP : 20% HDPE (F1c) Fmaks = 36,965 x 9,807 N = 362,515755N Fmaks 362,515755 σmaks = Ao = 13,372 = 27,11 N mm2 = 27,11MPa = ∆ 100% = 4,58 20 100% = 22,90% = σmaks = 27,11 0,229 = 118,40 xix Universitas Sumatera Utara 70% PP : 30% HDPE (F2a) Fmaks = 51,899 x 9,807 N = 508,973493N Fmaks 508,973493 σmaks = Ao = 12,382 = 41,10 N mm2 = 41,10MPa = ∆ 100% = 4,55 20 100% = 22,75% = σmaks = 41,10 0,2275 = 180,67 70% PP : 30% HDPE (F2b) Fmaks = 54,362 x 9,807 N = 533,128134N Fmaks 533,128134 σmaks = Ao = 12,932 = 41,22 N mm2 = 41,22MPa = ∆ 100% = 4,68 20 100% = 23,40% = σmaks = 41,10 0,234 = 176,15 70% PP : 30% HDPE (F2c) Fmaks = 51,866 x 9,807 N = 508,649862N Fmaks 508,649862 σmaks = Ao = 12,612 = 40,35 N mm2 = 40,35MPa = ∆ 100% = 5,58 20 100% = 27,90% = σmaks = 40,35 0,279 = 144,61 60% PP : 40% HDPE (F3a) Fmaks = 39,822 x 9,807 N = 390,534354N Fmaks 390,534354 σmaks = Ao = 13,232 = 29,51 N mm2 = 29,51MPa xx Universitas Sumatera Utara = ∆ 100% = 4,2 20 100% = 21% = σmaks = 29,51 0,21 = 140,54 60% PP : 40% HDPE (F3b) Fmaks = 30,346 x 9,807 N = 297,603222N Fmaks 297,603222 σmaks = Ao = 12,262 = 24,27 N mm2 = 24,27MPa = ∆ 100% = 3,76 20 100% = 18,80% = σmaks = 24,27 0,188 = 129,11 60% PP : 40% HDPE (F3c) Fmaks = 34,971 x 9,807 N = 342,960597N Fmaks 342,960597 σmaks = Ao = 12,422 = 27,61 N mm2 = 27,61MPa = ∆ 100% = 4,5 20 100% = 22,50% = σmaks = 27,61 0,225 = 122,70 Suhu 180oC 80% PP : 20% HDPE (F1a) Fmaks = 34,858 x 9,807 N = 341,852406N Fmaks 341,852406 σmaks = Ao = 132 = 26,31 N mm2 = 26,31MPa = ∆ 100% = 4,98 20 100% = 24,90% = σmaks = 26,31 0,249 = 105,64 xxi Universitas Sumatera Utara 80% PP : 20% HDPE (F1b) Fmaks = 48,542 x 9,807 N = 476,051394N Fmaks 476,051394 σmaks = Ao = 13,912 = 34,23 N mm2 = 34,23MPa = ∆ 100% = 7,3 20 100% = 36,5% = σmaks = 34,23 0,36 = 93,78 80% PP : 20% HDPE (F1c) Fmaks = 41,812 x 9,807 N = 410,050284N Fmaks 410,050284 σmaks = Ao = 12,872 = 31,86 N mm2 = 31,86MPa = ∆ 100% = 4,68 20 100% = 23,4% = σmaks = 31,86 0,234 = 136,17 70% PP : 30% HDPE (F2a) Fmaks = 39,943 x 9,807 N = 391,721001N Fmaks 391,721001 σmaks = Ao = 12,202 = 32,11 N mm2 = 32,11MPa = ∆ 100% = 4,87 20 100% = 24,35% = σmaks = 32,11 0,2435 = 131,85 70% PP : 30% HDPE (F2b) Fmaks = 39,273 x 9,807 N = 385,150311N Fmaks 385,150311 σmaks = Ao = 12,872 = 29,92 N mm2 = 29,92MPa xxii Universitas Sumatera Utara = ∆ 100% = 3,92 20 100% = 19,60% = σmaks = 29,92 0,196 = 152,67 70% PP : 30% HDPE (F2c) Fmaks = 38,587 x 9,807 N = 378,422709N Fmaks 378,422709 σmaks = Ao = 12,672 = 29,87 N mm2 = 29,87MPa = ∆ 100% = 5,4 20 100% = 27% = σmaks = 29,87 0,27 = 110,63 60% PP : 40% HDPE (F3a) Fmaks = 39,03 x 9,807 N = 382,76721N Fmaks 382,76721 σmaks = Ao = 12,552 = 30,51 N mm2 = 30,51MPa = ∆ 100% = 3,82 20 100% = 19,10% = σmaks = 30,51 0,191 = 159,73 60% PP : 40% HDPE (F3b) Fmaks = 45,95 x 9,807 N = 450,63165N Fmaks 450,63165 σmaks = Ao = 13,352 = 33,75 N mm2 = 33,75MPa = ∆ 100% = 5,1 20 100% = 25,50% = σmaks = 33,75 0,255 = 132,33 xxiii Universitas Sumatera Utara 60% PP : 40% HDPE (F3c) Fmaks = 38,915 x 9,807 N = 381,639405N Fmaks 381,639405 σmaks = Ao = 12,692 = 30,08 N mm2 = 30,08MPa = ∆ 100% = 4,12 20 100% = 20,60% = σmaks = 30,08 0,206 = 146,03 xxiv Universitas Sumatera Utara LAMPIRAN 3 (a) (b) (c) Gambar 4.1 Kurva Load–Stroke a) F1 165oC spesimen a, (b) F1 165oCspesimen b, (c) F1 165oC spesimen c xxv Universitas Sumatera Utara (a) (b) (c) Gambar 4.2 Kurva Load–Stroke a) F2 165oC spesimen a, (b) F2 165oCspesimen b, (c) F2 165oC spesimen c xxvi Universitas Sumatera Utara (a) (b) (c) Gambar 4.3 Kurva Load–Stroke a) F3 165oC spesimen a, (b) F3 165oCspesimen b, (c) F3 165oC spesimen c xxvii Universitas Sumatera Utara (a) (b) (c) Gambar 4.4 Kurva Load–Stroke a) F1 170oC spesimen a, (b) F1 170oCspesimen b, (c) F1 170oC spesimen c xxviii Universitas Sumatera Utara (a) (b) (c) Gambar 4.5 Kurva Load–Stroke a) F2 170oC spesimen a, (b) F2 170oCspesimen b, (c) F2 170oC spesimen c xxix Universitas Sumatera Utara (a) (b) (c) Gambar 4.6 Kurva Load–Stroke a) F3 170oC spesimen a, (b) F3 170oCspesimen b, (c) F3 170oC spesimen c xxx Universitas Sumatera Utara (a) (b) (c) Gambar 4.7 Kurva Load–Stroke a) F1 175oC spesimen a, (b) F1 175oCspesimen b, (c) F1 175oC spesimen c xxxi Universitas Sumatera Utara (a) (b) (c) Gambar 4.8 Kurva Load–Stroke a) F2 175oC spesimen a, (b) F2 175oCspesimen b, (c) F2 175oC spesimen c xxxii Universitas Sumatera Utara (a) (b) (c) Gambar 4.9 Kurva Tegangan – Regangan a) F3 175oC spesimen a, (b) F3 175oC spesimen b, (c) F3 175oC spesimen c xxxiii Universitas Sumatera Utara (a) (b) (c) Gambar 4.10 Kurva Tegangan – Regangan a) F1 180oC spesimen a, (b) F1 180oC spesimen b, (c) F1 180oC spesimen c xxxiv Universitas Sumatera Utara (a) (b) (c) Gambar 4.11 Kurva Tegangan – Regangan a) F2 180oC spesimen a, (b) F2 180oC spesimen b, (c) F2 180oC spesimen c xxxv Universitas Sumatera Utara (a) (b) (c) Gambar 4.12 Kurva Load – Stroke a) F3 180oC spesimen a, (b) F3 180oC spesimen b, (c) F3 180oC spesimen c xxxvi Universitas Sumatera Utara
Studi Tentang Pengaruh Variasi Temperatur Dan Putaran Ekstruder Berkapasitas Maksimum 900 Kg/Jam Pada Proses Pembuatan Pipa Air Dengan Komposisi Beberapa Jenis Thermoplastik.
Aktifitas terbaru
Penulis
Dokumen yang terkait
Upload teratas

Studi Tentang Pengaruh Variasi Temperatur Dan Putaran Ekstruder Berkapasitas Maksimum 900 Kg/Jam Pada Proses Pembuatan Pipa Air Dengan Komposisi Beberapa Jenis Thermoplastik.

Gratis