perintah yang dituliskan kedalam MatLab versi 6.1 untuk
2
π φ
=
, yaitu: ezplot3’sint’,’sint+
2
π ’,’sint’ akan menghasilkan lintasan orbit dalam dimensi ruang dengan pada frekuensi yang
sama seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.18.
Gambar 2.18. Lintasan orbit perpindahan partikel dalam dimensi ruang
2.2. Model Skala Centrifugal Fan
Secara teknis,
fan dan blower merupakan dua alatmesin yang berbeda namun memiliki fungsi yang sama yaitu memindahkan sejumlah udara atau gas pada tekanan
tertentu. Istilah fan untuk menyatakan mesin yang tekanannya tidak melebihi 2 psig, sedangkan blower untuk menyatakan mesin dengan tekanan discharge antara 2 – 10
psig. Untuk mesin dengan tekanan discharge di atas 10 psig disebut sebagai kompresor. Istilah blower juga digunakan untuk kompresor rotari positive
displacement kapasitas aliran rendah yang memiliki rasio kompresi tinggi.
Universitas Sumatera Utara
2.2.1 Klasifikasi Fan Fan dapat diklasifikasikan dalam dua klasifikasi yaitu: axial fan dan
centrifugal fan. Axial fan beroperasi seperti propeler, yang menghasilkan aliran udara disepanjang porosnya yang dapat dilihat pada Gambar 2.19.
Gambar 2.19. Tiga jenis blade axial fan
Centrifugal fan menghasilkan aliran udara dengan mempercepat arus udara secara radial dan mengubah energi kinetik menjadi tekanan. Centrifugal fan dapat
menghasilkan tekanan tinggi dengan efisiensi tinggi, dan dapat dibuat dalam berbagai tingkat kondisi operasional. Berbagai jenis centrifugal fan dapat dilihat pada gambar
2.20.,yang memiliki beberapa jenis blade, antara lain: a Forward curve fan, memiliki kecepatan putar yang sangat rendah untuk
mengalirkan sejumlah udara. Fan jenis ini biasanya diaplikasikan untuk sistem pemanas bertekanan rendah, ventilasi, dan air conditioning
Universitas Sumatera Utara
b Radial blade fan, secara umum yang paling efisien diantara centrifugal fan yang memiliki bentuk blade mengarah titik poros. Fan jenis ini digunakan
untuk pemindahan bahan dan industri yang membutuhkan fan dengan tekanan di atas menengah.
Gambar 2.20. Lima jenis blade centrifugal fan
c Radial tip fan, lebih efisien dibandingkan fan tipe radial blade yang di desain tahan terhadap keausan dan aliran udara yang erosif.
d Backward-inclined fan memiliki blade yang lurus dengan ketebalan tunggal. Fan ini diaplikasikan pada sistem pemanas, ventilasi, air conditioning dan
industri dimana blade akan mengalami lingkungan yang korosif dan erosif. e Air foil fan adalah tipe centrifugal fan yang dikembangkan untuk memperoleh
efisiensi tinggi. Fan ini diaplikasikan pada sistem pemanas, ventilasi, air conditioning dan udara bersih industri untuk penghematan energi
a b
c d
e
Universitas Sumatera Utara
2.2.2. Prinsip dan Desain Model Skala Persyaratan dari suatu model yang diskalakan yaitu memenuhi tiga tujuan
berikut ini: a. Dapat mentranformasikan secara proporsional fitur pada kondisi asli yang
sulit untuk ditangani sehingga dapat dikelola, seperti: ukuran yang sangat besar, aliran yang sangat lambat, pelepasan energi yang sangat cepat, dan
dimensi yang mikroskopis. b. Memperpendek waktu eksperimen dengan menyederhanakan sejumlah
variabel. c. Dapat memberikan pemahaman yang mendalam terhadap suatu fenomena.
Berbagai jenis model telah banyak digunakan dengan tujuan berbeda, antara lain: 1 Model subjektif, model ini merupakan model konseptual yang dikembangkan
oleh filsuf atau sosiologis, untuk merefleksikan pandangannya terhadap struktur kemanusiaan dan lingkungan sosial.
2 Model kualitatif, model ini merupakan model yang sesuai dengan spesifikasi, contohnya:
a Breadboard model, yang memiliki sedikit kemiripan, namun fisiknya dapat membantu dalam memastikan suatu alat baru dapat berfungsi dengan baik.
b Mock-up model, yang menampilkan bagian eksternal dari suatu konsep baru namun kurang berfungsi dengan baik.
Universitas Sumatera Utara
c Test bed, pilot plant, dan development model, yang merupakan perangkaian awal elemen yang esensial dari mesin baru, dengan tujuan untuk mengetahui
adanya malfuction dan untuk mengarahkan pengembangan selanjutnya. d Prototype, merupakan produk akhir dari tahap pengembangan, dapat
dilakukan penyesuaian final dan mengawali suatu seri dari produksi awal. 3 Model Analog, model ini dirancang untuk menampilkan hubungan kuantitatif
antar parameter yang dapat diatur, contoh sederhananya: model boneka dari mobil, kapal, pesawat terbang, dan peta geografi.
4 Model Matematis, model ini berkembang dengan adanya komputer dan analisis sistem yang diterapkan mulai ilmu pengetahuan hingga keilmuan yang tidak dapat
diukur secara kualitatif seperti, perilaku manusia, proses kejiwaan, fungsi biologis, rencana tata kota, dan management.
5 Model Skala, merupakan suatu model eksperimenpengujian untuk menampilkan perilaku fisik dari suatu fenomena asli, atau suatu prototype.
Model skala merupakan suatu pengganti yang valid dari suatu sistem yang oleh karena terlalu besar, terlalu kecil, terlalu pelan, terlalu cepat, terlalu mahal,
tidak dapat diakses, dan tidak dapat dikelola, tidak dapat di eksplorasi di tingkat prototype. Apabila dapat diskalakan dengan benar, maka paramater fisik yang dapat
diukur dan relevan pada model skala dapat memberikan prediksi secara kuantitatif yang berhubungan dengan rancangan prototype.
Universitas Sumatera Utara
Perilaku yang
homologos dari elemen model dapat dijamin apabila setiap parameter, variabel dalam skalar, vektor dan tensor dari tiap elemen prototype dapat
ditranformasikan melalui perkalian dari suatu konstanta atau faktor skala. Faktor skala adalah suatu konstanta yang merupakan harga pembesaran atau pengecilan dari
ukuran sebenarnya. Faktor model skala secara umum dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu:
1 Faktor skala primer 2 Faktor skala sekunder
Tabel 2.4. Faktor skala primer yang disyaratkan pada ilmu fisika
Faktor Skala Primer Bidang
Panjang l
Waktu t
Gaya F
Suhu
θ
Arus Listrik i
Geometri 9
- - - - Kinematika
9 9
- - - Statika
9 -
9 - -
Dinamika 9
9 9
- - Thermodinamika
9 9
9 -
Perpindahan kalor dan massa
9 9
9 9
- Elektrostatis
9 -
9 -
9 Elektrodinamis
Elektromagnetis 9
9 9
- 9
Magnethidrodinamik 9
9 9
9 9
sumber: Scale Models in Engineering Fundamental and Application, Pergamon Press, Oxford, 1977,p.33.
Universitas Sumatera Utara
Faktor skala primer dalam penerapannya dibidang ilmu fisika dapat dilihat pada Tabel 2.4. yang memperlihatkan bahwa faktor skala primer yang perlu
diperhatikan tidak lebih dari lima. Apabila faktor skala primer ini dapat diterapkan, maka seluruh faktor skala sekunder otomatis akan dipenuhi, dan hasilnya adalah
model skala. Sistem yang homologos dalam penelitian ini, adalah sebuah prototype dan
sebuah model yang mengalami perubahan skala dimensi geometri poros dan perubahan skala beban impeller yang ditampilkan, pada Gambar 2.21. dengan daftar
skala dapat dilihat pada Lampiran 4.
Gambar 2.21. Prototype dan model skala poros centrifugal fan
Universitas Sumatera Utara
Kuantitas yang esensial dari poros diskalakan secara geometris, yaitu satuan panjang, dihubungkan dengan faktor skala maka:
3 3
2 2
1 1
L L
l l
l l
l l
x x
l
L L
= =
= =
= 2.38
yang terkait dengan waktu, dikalikan dengan faktor skala:
1 1
1
t t
t t
t =
= 2.39
dan seluruh yang terkait dengan gaya, dikalikan dengan faktor skala:
P P
F F
F =
2.40 sehingga bentuk, gaya dan waktu dari model dan prototype akan memiliki kemiripan.
Sedangkan kecepatan, momen, tarikan, dan energi kinetik merupakan produk dari skala primer disebut sebagai faktor skala sekunder.
Hanya faktor skala primer yang perlu diperhitungkan oleh karena faktor skala sekunder dapat dengan mudah diturunkan dari faktor skala primer, sebagai contoh
dapat dilihat faktor skala sekunder dari kecepatan sebagai berikut:
3 3
2 2
1 1
...
n n
v v
v v
v v
v v
v =
= =
= =
Kecepatan juga dapat ditampilkan dalam turunan pertama jarak terhadap waktu,
maka:
2 2
2 2
1 1
1 1
...
n n
n n
dt dl
dt dl
dt dl
dt dl
dt dl
dt dl
v =
= =
=
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan kesepakatan terhadap geometris dan waktu yang disyaratkan yaitu:
1 1
.l l
l =
,
2 2
.l l
l =
, dan seterusnya, dan
1 1
.t t
t =
,
2 2
.t t
t =
, dan seterusnya, maka:
2 2
2 2
1 1
1 1
... t
l dt
dl dt
dl t
l dt
dl dt
dl t
l v
= =
= =
2.41
Dengan cara yang sama, maka skala faktor sekunder dapat diturunkan dari dua atau lebih skala faktor primer, seperti dibawah ini:
a. Skala faktor luas :
2
l A
= b. Skala faktor percepatan :
2
t l
a =
c. Skala faktor momen :
.l F
M =
d. Skala faktor daya :
. .
t l
F v
F P
= =
2.2.3. Karakteristik Desain Model Centrifugal Fan Berdasarkan standar AMCA Air Movement and Control Association pada
Lampiran 4, 5, 6, dan 7, dalam perencanaan terhadap model backward-inclined centrifugal fan yang digunakan dalam penelitian adalah fan model skala dari
depericarper fan dapat dilihat pada Gambar 2.22. Karakteristik model skala disesuaikan dengan Depericarper fan yang terpasang di
PKS, yaitu a. Arrangement AMCA 99-2404-03
: 2 SWSI b. Inlet Box Position AMCA 99-2405-03
: 90
o
Universitas Sumatera Utara
c. Designation AMCA 99-2406-03 : Clock wise up blast
d. Motor Position AMCA 99-2407-03 : Z
Gambar 2.22. Model skala centrifugal fan tipe 2 SWSI
2.3. Bantalan Anti Gesek
