PERPINDAHAN KALOR PADA SIRIP PENDINGIN KASUS 2 DIMENSI KEADAAN TAK TUNAK

Gratis

0
0
115
4 months ago
Preview
Full text

  PERPINDAHAN KALOR PADA SIRIP PENDINGIN KASUS 2 DIMENSI KEADAAN TAK TUNAK TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik

  Jurusan Teknik Mesin Disusun oleh:

  ANDRE MARTIEN KURNIAWAN NIM : 105214027 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

UNSTEADY STATE HEAT TRANSFER ON HEATSINK FOR TWO-DIMENSIONAL FIN CASE FINAL ASSIGNMENT

  Presented as partial fulfillment of the requirement as to obtain the Sarjana Teknik Degree in Mechanical Engineering by

  ANDRE MARTIEN KURNIAWAN NIM : 105214027 MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA

  

PERSETUJUAN PEMBIMBING

PERPINDAHAN KALOR PADA SIRIP KIPAS PENDINGIN 2

DIMENSI KEADAAN TAK TUNAK

Diajukan oleh :

  

ANDRE MARTIEN KURNIAWAN

NIM : 105214027

Telah disetujui oleh :

  Pembimbing Ir. P.K. Purwadi, M.T.

  

TUGAS AKHIR

PERPINDAHAN KALOR PADA SIRIP KIPAS PENDINGIN 2

DIMENSI KEADAAN TAK TUNAK

Dipersiapkan dan disusun oleh :

NAMA : ANDRE MARTIEN KURNIAWAN

  

Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji

Pada tanggal 11 Juni 2012

Susunan Dewan Penguji

Pembimbing Anggota Dewan Penguji

  Ir. P.K. Purwadi, M.T.

  A. Prasetyadi, S.Si., M.Si. Doddy Purwadianto, S.T., M.T.

  

Tugas Akhir ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan

Untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Yogyakarta, 11 Juni 2012

Fakultas Sains dan Teknologi

  

Universitas Sanata Dharma

Dekan

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

  Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat

karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu

Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau

pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara

tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

  Yogyakarta, 14 Juni 2012 Andre Martien Kurniawan

HALAMAN PERSEMBAHAN

  

Dipersembahkan kepada:

1. Tuhan Yesus Kristus.

  

2. Bapak Marsongko beserta Ibu Ester selaku orangtua beserta Monica Martien

Kurniawan adiku. Atas support materi dan dukunganya.

  

3. Erika Andrian, S.Sn. atas cinta, kasih sayang, dan kesabaran yang selalu

mendukung dan membantu dalam proses pengerjaan tugas akhir ini.

  4. Sahabat saya dan teman-teman di Universitas Sanata Dharma.

  

INTISARI

Sirip (fin) digunakan untuk memperluas permukaan pada alat pendingin.

  

Salah satu fungsi penggunaan sirip terdapat pada perangkat komputer untuk

membantu proses pendinginan komponen yang ada di dalamnya (misalnya pada

pendingin prosesor). Penelitian ini bertujuan untuk : (a) Mengetahui pengaruh

bahan sirip terhadap laju perpindahan kalor, efisiensi sirip dan efektivitas sirip

dari waktu ke waktu. (b) Mengetahui pengaruh nilai h (koefisien perpindahan

kalor konveksi) terhadap laju perpindahan kalor, efisiensi sirip dan efektivitas

sirip dari waktu ke waktu. (c) Mengetahui pengaruh suhu dasar sirip terhadap laju

perpindahan kalor, efisiensi sirip dan efektivitas sirip dari waktu ke waktu.

  Sirip yang digunakan pada penelitian ini berbentuk berbentuk segi empat

dengan dimensi 120cm x 60cm dan tebal 1mm. Metode yang digunakan ialah

metode perhitungan setengah bagian sirip secara komputasi. Data pada program

diperoleh dari penurunan rumus suhu dari waktu ke waktu secara numerik dengan

metode beda hingga cara eksplisit, dengan asumsi kondisi awal sirip (Ti)

mempunyai suhu sebesar 35 ℃ dan suhu fluida (Tf) sebesar 30 ℃ bersifat

seragam, tetap, dan merata..

  Hasil penelitiannya ialah : (a) besarnya laju perpindahan kalor, efisiensi

sirip dan efektivitas sirip dari waktu ke waktu dipengaruhi oleh bahan sirip (ρ, c,

k, dan α). Nilai tertinggi laju aliran kalor yang dilepas sirip dimiliki bahan

tembaga dan diikuti oleh alumunium, nikel, baja krom (1%), dan baja karbon

(0,5%). (b) Besarnya laju perpindahan kalor, efisiensi sirip dan efektivitas sirip

dari waktu ke waktu dipengaruhi oleh kondisi lingkungan. Semakin besar nilai

perpindahan panas konveksi, semakin besar laju aliran kalor yang dilepas sirip,

tetapi semakin kecil nilai efisiensi dan efektivitasnya. (c) Besarnya laju

perpindahan kalor yang dilepas sirip dipengaruhi oleh suhu dasar sirip. Semakin

besar suhu dasar sirip, semakin besar kalor yang dilepas sirip. Nilai efisiensi sirip

dan efektivitas sirip besarnya tidak dipengaruhi oleh suhu dasar sirip.

  

Kata kunci: keadaan tak tunak, efisiensi sirip, efektivitas sirip, metode beda

  

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:

Nama : Andre Martien Kurniawan Nomor mahasiswa : 105214027

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma Karya Ilmiah saya yang berjudul:

PERPINDAHAN KALOR PADA SIRIP PENDINGIN KASUS 2 DIMENSI

KEADAAN TAK TUNAK

Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikiansaya memberikan

kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,

mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelola dalam bentuk pangkalan data,

mendistribusi secara terbatas, dan mempublikasikan di Internet untuk kepentingan

akademis tanpa perlu ijin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya

sebagai penulis.

  Demikian pernyataan ini saya buat dengan seksama. Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal 14 Juni 2012 Yang menyatakan Andre Martien Kurniawan

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas

segala berkat dan kasih-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir

yang berjudul : PERPINDAHAN KALOR PADA SIRIP PENDINGIN

KASUS 2 DIMENSI KEADAAN TAK TUNAK

  Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik di Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta.

  Dalam penelitian dan penyusunan Tugas Akhir ini tentunya tidak terlepas

dari bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis

ingin menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

  1. Ibu Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., Dekan Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  2. Bapak Ir. P.K. Purwadi, M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  3. Bapak F.X. Rusdi F.A Sambada, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing Akademik 2010.

  4. Bapak Ir. P.K. Purwadi, M.T., selaku pembimbing Tugas Akhir ini.

  5. Dosen-dosen program studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma, atas ilmu pengetahuan dan bimbingannya kepada penulis semasa kuliah.

  6. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam pemberian semangat sampai dengan penyusunan skripsi ini yang tidak dapat penulis tulis diatas. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan

Tugas Akhir ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dari

berbagai pihak. Akhirnya besar harapan penulis semoga hasil penelitian ini

bermanfaat bagi perkembangan ilmu teknik.

  Yogyakarta, 14 Juni 2012 Penulis

ANDRE MARTIEN KURNIAWAN

  

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ....................................................................................... i

TITLE PAGE .................................................................................................. ii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING .............................................. iii

HALAMAN PENGESAHAN.......................................................................... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ......................................................... v

HALAMAN PERSEMBAHAN ..................................................................... vi

  

INTISARI ...................................................................................................... vii

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN ............................................... viii

KATA PENGANTAR .................................................................................... ix

DAFTAR ISI ................................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ........................................................................................... xiv

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xix

BAB I. PENDAHULUAN .............................................................................

  1

1.1 Latar Belakang ..............................................................................

  1

1.2 Rumusan Masalah .........................................................................

  3

1.3 Tujuan Penelitian ..........................................................................

  4

1.4 Batasan Masalah ...........................................................................

  5

1.5 Manfaat Penelitian .........................................................................

  5 BAB II. DASAR TEORI ...............................................................................

  7

2.1 Perpindahan Kalor .........................................................................

  7

  

2.2 Perpindahan Kalor konduksi .........................................................

  2.8 Hubungan Nu, Re, dan Pr ............................................................. 19

2.9 Aliran laminar rata-rata pada konveksi paksa ...............................

  37

4.3 Instrumen Penelitian .....................................................................

  37

4.2 Pengumpulan Data ........................................................................

  37

4.1 Metode Peneltian ..........................................................................

  26 BAB IV. METODE PENELITIAN ............................................... ..............

  25

3.2 Persamaan Numerik tiap node dari waktu ke waktu .....................

  25

3.1 Kesetimbangan Energi Keadaan Tak Tunak ................................

  23 BAB III. PERSAMAAN TIAP NODE ...................................................... ...

  23 2.10.1 Aliran di atas plat vertikal pada Konveksi Alami...............

  19

2.10 Aliran di atas plat rata pada Konveksi Paksa ................................

  18

  7

2.3 Konduksi Termal ...........................................................................

  17 2.7.4 Bilangan Grashoff (Gr) .......................................................

  17 2.7.3 Bilangan Rayleigh (Ra) .......................................................

  16 2.7.2 Bilangan Prandtl (Pr) ...........................................................

  15 2.7.1 Bilangan Reynold (Re) ...................................................... .

  13

2.7 Bilangan Nusselt (Nu) .....................................................................

  12

2.6 Efisiensi dan Efektivitas sirip ...................................................... . .

  12

2.5 Koefisien perpindahan kalor konveksi .........................................

  12 2.4.2 Konveksi Paksa ..................................................................

  11 2.4.1 Konveksi Alamiah ..............................................................

  8

2.4 Perpindahan kalor konveksi ..........................................................

  39

  4.3.1 Benda uji dan Bahan .............................................................

  5.5 Hasil perhitungan dengan variasi nilai suhu dasar ( ) ................

  85 LAMPIRAN ...........................................................................................

  83 DAFTAR PUSTAKA ..............................................................................

  83

6.2 Saran ...............................................................................................

  83

6.1 Kesimpulan......................................................................................

  81 BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................

  ( ) ..................................................................... .........................

  5.6 Pembahasan Hasil perhitungan dengan variasi nilai suhu dasar

  5.3

  65

  63

  39 4.3.2 Peralatan Pendukung .............................................................

  5.4 Pembahasan Hasil perhitungan dengan variasi h (Koefisien perpindahan panas konveksi) ....................................................... .

  47

  5.3 Hasil perhitungan dengan variasi nilai h (Koefisien perpindahan panas konveksi) ......................................................................................

  46

  43

5.2 Pembahasan untuk variasi bahan ............................................ ......

  43

5.1 Hasil penelitian untuk variasi bahan .............................................

  42 BAB V. HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................

  40

4.5 Cara pengolahan data dan Kesimpulan .........................................

  40

4.4 Definisi Operasional .......................................................................

  86

  

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai konduktivitas termal berbagai bahan ................................

  10 Tabel 2.2 Nilai koefisien perpindahan kalor konveksi ..............................

  14 Tabel 2.3 Persamaan aliran yang melewati plat rata ..................................

  21 Tabel 2.4 Aliran yang melewati silinder penampang lingkaran dan tidak lingkaran ....................................................................................

  22 Tabel 2.5 Nilai C dan m untuk aliran laminer ............................................ 24 Tabel 4.1 Sifat berbagai bahan yang digunakan dalam penelitian ..............

  40 Tabel 5.1.a Tabel perbandingan kalor yang dilepas sirip dari berbagai jenis bahan dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama .........

  44 Tabel 5.1.b Tabel perbandingan efisiensi yang dilepas sirip dari berbagai jenis bahan dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama .

  45 Tabel 5.1.c Tabel perbandingan efefektivitas yang dilepas sirip dari berbagai jenis bahan dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama ...............................................................................

  46 Tabel 5.2.a Tabel perbandingan kalor yang dilepas sirip dari bahan tembaga (murni) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama ...............................................................................

  49 Tabel 5.2.b Tabel perbandingan kalor yang dilepas sirip dari bahan alumunium (murni) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama .....................................................

  50

  Tabel 5.2.c Tabel perbandingan kalor yang dilepas sirip dari bahan nikel (murni) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama ...............................................................................

  51 Tabel 5.2.d Tabel perbandingan kalor yang dilepas sirip dari bahan baja krom (1%) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama .................................................................

  52 Tabel 5.2.e Tabel perbandingan kalor yang dilepas sirip dari bahan baja karbon (0,5%) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama .................................................................

  53 Tabel 5.3.a Tabel perbandingan efisiensi sirip dari bahan tembaga (murni) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama ...............................................................................

  54 Tabel 5.3.b Tabel perbandingan efisiensi sirip dari bahan alumunium (murni) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama ...............................................................................

  55 Tabel 5.3.c Tabel perbandingan efisiensi sirip dari bahan nikel (murni) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama ...............................................................................

  56 Tabel 5.3.d Tabel perbandingan efisiensi sirip dari bahan baja krom (1%) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama ...............................................................................

  57

  Tabel 5.3.e Tabel perbandingan efisiensi sirip dari bahan baja karbon (0,5%) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama ...............................................................................

  58 Tabel 5.4.a Tabel perbandingan efektivitas sirip dari bahan tembaga (murni) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama ...............................................................................

  59 Tabel 5.4.b Tabel perbandingan efektivitas sirip dari bahan aluminium (murni) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama ...............................................................................

  60 Tabel 5.4.c Tabel perbandingan efektivitas sirip dari bahan nikel (murni) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama ...............................................................................

  61 Tabel 5.4.d Tabel perbandingan efektivitas sirip dari bahan baja krom (1%) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama ...............................................................................

  62 Tabel 5.4.e Tabel perbandingan efektivitas sirip dari bahan baja karbon (0,5%) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama ...............................................................................

  63 Tabel 5.5.a Tabel perbandingan kalor yang dilepas sirip dari bahan tembaga (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama .....................................................

  66

  Tabel 5.5.b Tabel perbandingan kalor yang dilepas sirip dari bahan alumunium (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama ...........................................

  67 Tabel 5.5.c Tabel perbandingan kalor yang dilepas sirip dari bahan nikel (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama .....................................................

  68 Tabel 5.5.d Tabel perbandingan kalor yang dilepas sirip dari bahan baja krom (1%) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama .....................................................

  69 Tabel 5.5.e Tabel perbandingan kalor yang dilepas sirip dari bahan baja karbon (0,5%) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama .....................................................

  70 Tabel 5.6.a Tabel perbandingan efisiensi sirip dari bahan tembaga (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama ......................................................................

  71 Tabel 5.6.b Tabel perbandingan efisiensi sirip dari bahan alumunium (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama .....................................................

  72 Tabel 5.6.c Tabel perbandingan efisiensi sirip dari bahan nikel (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama ......................................................................

  73

  Tabel 5.6.d Tabel perbandingan efisiensi sirip dari bahan baja krom (1%) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama ......................................................................

  74 Tabel 5.6.e Tabel perbandingan efisiensi sirip dari bahan baja karbon (0,5%) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama .................................................................

  75 Tabel 5.7.a Tabel perbandingan efektivitas sirip dari bahan tembaga (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama .....................................................

  76 Tabel 5.7.b Tabel perbandingan efektivitas sirip dari bahan alumunium (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama .....................................................

  77 Tabel 5.7.c Tabel perbandingan efektivitas sirip dari bahan nikel (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama ......................................................................

  78 Tabel 5.7.d Tabel perbandingan efektivitas sirip dari bahan baja krom (1%) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama ......................................................................

  79 Tabel 5.7.e Tabel perbandingan efektivitas sirip dari bahan baja karbon (0,5%) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama .................................................................

  80

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Heatsink fan ........................................................................

  25 Gambar 3.2 Penampang setengah bagian sirip .......................................

  44 Gambar 5.1.c Grafik perbandingan efektivitas sirip dari berbagai jenis bahan dari waktu ke waktu ............................................................

  43 Gambar 5.1.b Grafik perbandingan efisiensi sirip dari berbagai jenis bahan dari waktu ke waktu ............................................................

  33 Gambar 5.1.a Grafik perbandingan kalor yang dilepas sirip dari berbagai jenis bahan dari waktu ke waktu .................................................

  30 Gambar 3.5 Node pada bagian tengah sirip ............................................

  28 Gambar 3.4 Node pada ujung sirip .........................................................

  27 Gambar 3.3 Node pada tepi sirip ............................................................

  23 Gambar 3.1 Kesetimbangan energi dalam volume kontrol .....................

  2 Gambar 1.2.a Pandangan depan sirip .........................................................

  19 Gambar 2.6 Berbagai daerah aliran lapisan batas di atas plat rata .........

  15 Gambar 2.5 Skema perpindahan kalor konveksi pada plat rata .............

  15 Gambar 2.4 Perpindahan kalor secara konduksi ....................................

  11 Gambar 2.3 Perpindahan kalor secara konveksi......................................

  8 Gambar 2.2 Skema perpindahan kalor konveksi ....................................

  4 Gambar 2.1 Skema perpindahan kalor konduksi ....................................

  3 Gambar 1.2.b Pandangan samping sirip ....................................................

  45 Gambar 5.2.a Grafik kalor yang dilepas sirip berbahan tembaga (murni)

  Gambar 5.2.b Grafik kalor yang dilepas sirip berbahan alumunium (murni) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu ............................

  49 Gambar 5.2.c Grafik kalor yang dilepas sirip berbahan nikel (murni) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu ............................

  50 Gambar 5.2.d Grafik kalor yang dilepas sirip berbahan baja krom (1%) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu ............................

  51 Gambar 5.2.e Grafik kalor yang dilepas sirip berbahan baja karbon (0,5%) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu ............................

  52 Gambar 5.3.a Grafik hubungan efisiensi sirip berbahan tembaga (murni) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu ............................

  53 Gambar 5.3.b Grafik hubungan efisiensi sirip berbahan alumunium (murni) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu ............................

  54 Gambar 5.3.c Grafik hubungan efisiensi sirip berbahan nikel (murni) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu ............................

  55 Gambar 5.3.d Grafik hubungan efisiensi sirip berbahan baja krom (1%) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu ............................

  56 Gambar 5.3.e Grafik hubungan efisiensi sirip berbahan baja karbon (0,5%) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu ............................

  57 Gambar 5.4.a Grafik hubungan efektivitas sirip berbahan tembaga (murni) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu ............................

  58 Gambar 5.4.b Grafik hubungan efektivitas sirip berbahan alumunium (murni) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu ............................

  59

  Gambar 5.4.c Grafik hubungan efektivitas sirip berbahan nikel (murni) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu ............................

  60 Gambar 5.4.d Grafik hubungan efektivitas sirip berbahan baja krom (1%) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu ............................

  61 Gambar 5.4.e Grafik hubungan efektivitas sirip berbahan baja karbon (0,5%) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu ............................

  62 Gambar 5.5.a Grafik kalor yang dilepas sirip berbahan tembaga (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu .............

  66 Gambar 5.5.b Grafik kalor yang dilepas sirip berbahan alumunium (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu .............

  67 Gambar 5.5.c Grafik kalor yang dilepas sirip berbahan nikel (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu .............

  68 Gambar 5.5.d Grafik kalor yang dilepas sirip berbahan baja krom (1%) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu .............

  69 Gambar 5.5.e Grafik kalor yang dilepas sirip berbahan baja karbon (0,5%) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu ..............

  70 Gambar 5.6.a Grafik hubungan efisiensi sirip berbahan tembaga (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu .............

  71 Gambar 5.6.b Grafik hubungan efisiensi sirip berbahan tembaga (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu .............

  72 Gambar 5.6.c Grafik hubungan efisiensi sirip berbahan nikel (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu .............

  73

  Gambar 5.6.d Grafik hubungan efisiensi sirip berbahan baja krom (1%) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu .............

  74 Gambar 5.6.e Grafik hubungan efisiensi sirip berbahan baja karbon (0,5%) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu .............

  75 Gambar 5.7.a Grafik hubungan efektivitas sirip berbahan tembaga (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu .............

  76 Gambar 5.7.b Grafik hubungan efektivitas sirip berbahan alumunium (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu .............

  77 Gambar 5.7.c Grafik hubungan efektivitas sirip berbahan nikel (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu .............

  78 Gambar 5.7.d Grafik hubungan efektivitas sirip berbahan baja krom (1%i) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu .............

  79 Gambar 5.7.e Grafik hubungan efektivitas sirip berbahan baja karbon (0,5%) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu .............

  80

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Sirip (fin) digunakan untuk memperluas permukaan pada alat pendingin.

  

Salah satu fungsi penggunaan sirip terdapat pada perangkat komputer untuk

membantu proses pendinginan komponen yang ada di dalamnya (misalnya pada

pendingin prosesor). Salah satu cara untuk mengurangi panas pada prosesor

tersebut dengan menggunakan heatsink (pendingin). Heatsink adalah logam

dengan bentuk khusus yang terbuat dari bahan alumunium, tembaga, dan bahkan

kombinasi kedua bahan tersebut. Heatsink berfungsi untuk memperluas transfer

panas dari sebuah prosesor. Perpindahan panas tersebut dibantu oleh aliran udara

di dalam casing. Jika aliran udara di dalam casing terganggu, maka dipastikan

prosesor akan kepanasan, oleh karena itu heatsink ditambahkan sebuah kipas

pendingin menjadi heatsink fan (HSF). Pada masa kini HSF didesain

menggunakan teknologi heatpipe (pipa kalor) yaitu pipa tembaga kecil untuk

transfer panas dengan manggunakan konsep kapilaritas. Dari permasalahan di atas

penulis ingin menganalisa bagian sirip (fin) dari perangkat HSF supaya temperatur

komputer dapat terjaga pada batas temperatur kerja yang ideal. Bentuk HSF bisa

dilihat pada Gambar 1.1.

  www.canggihtenan.blogspot.com/2010/09

Gambar 1.1 heatsink fan (sumber :

  /desktop-pc-parts-checklist.html ) Fungsi sirip (fin) pada heatsink secara umum adalah untuk membantu

memperluas permukaan benda, agar laju perpindahan panas dapat diperbesar,

sehingga dapat mempercepat proses pendinginan. Beberapa penelitian mengenai

perhitungan distribusi suhu pada sirip yang dilakukan secara simulasi numerik

dengan menggunakan motode beda-hingga (finite-difference) cara eksplisit telah

banyak dilakukan. Sebagai contoh: Penelitian circum ferential yang disimulasikan

secara simulasi numerik (Supranto, 1991). Penelitian lainnya adalah penelitian

bentuk lain dalam arah tegak lurus dasar sirip (kasus 1D) seperti: bentuk piramida

(Bintoro A.N dan P.K Purwadi, 2006). Kedua penelitian tersebut sifat bahan (ρ, c,

k, dan α) diasumsikan konstan, tidak berubah terhadap waktu.

  Pada penelitian efisiensi dan efektivitas sirip longitudinal dengan profil

siku empat keadaan tak tunak (unsteady) kasus 2D (PK Purwadi, 2008),

  

dihasilkan kesimpulan: (1) semakin besar nilai ξ, semakin kecil nilai efisiensi

sirip dan efektivitas sirip (2) semakin besar nilai h, laju aliran kalor konveksi

semakin besar, beda suhu antara suhu sirip dengan suhu fluida di sekitar sirip

semakin kecil, tetapi nilai ξ semakin besar. Kasus 2D artinya aliran kalor konduksi

yang terjadi pada sirip hanya terjadi dalam 2 arah: arah x dan arah y.

1.2 Rumusan Masalah

  Berdasarkan latar belakang tersebut di atas, rumusan masalah pada

penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh material sirip, pengaruh nilai

koefisien perpindahan kalor konveksi (h), dan pengaruh suhu dasar sirip (Tb)

terhadap laju perpindahan kalor, efisiensi dan efektivitas sirip dari waktu ke

waktu. Bentuk sirip seperti terlihat pada Gambar 1.2.a dan Gambar 1.2.b berikut

:

  

Gambar 1.2.a tampak pandangan depan sirip

  

Gambar 1.2.b tampak pandangan samping sirip

Benda uji (sirip) mula-mula mempunyai suhu seragam sebesar , suhu

udara disekitar sirip sebesar , dengan nilai koefisien perpindahan kalor konveksi

(h) tertentu dan bersifat tetap serta merata. Kemudian dasar sirip dikondisikan

tetap dan merata pada suhu . Persoalannya adalah menghitung besarnya laju

perpindahan kalor, efisiensi dan efektivitas sirip dari waktu ke waktu.

1.3 Tujuan Penelitian

  Tujuan dalam penelitian ini adalah:

  1. Mengetahui pengaruh bahan sirip terhadap laju perpindahan kalor, efisiensi dan efektivitas sirip dari waktu ke waktu.

  2. Mengetahui pengaruh nilai koefisien perpindahan kalor konveksi (h) terhadap laju perpindahan kalor, efisiensi dan efektivitas sirip dari waktu ke waktu.

  3. Mengetahui pengaruh suhu dasar sirip terhadap laju perpindahan kalor, efisiensi dan efektivitas sirip dari waktu ke waktu.

1.4 Batasan Masalah

  Beberapa asumsi yang diberlakukan dalam penelitian ini adalah:

  1. Nilai koefisien perpindahan kalor konveksi (h) di sekitar sirip bersifat tetap dan merata.

  2. Nilai koefisien perpindahan kalor koduksi (k = konduktivitas termal bahan) bersifat tetap dan merata.

  3. Massa jenis bahan sirip ρ, kalor jenis bahan sirip bersifat tetap dan merata.

  4. Perpindahan panas secara radiasi diabaikan, karena dianggap pengaruhnya sangat kecil.

  5. Suhu fluida disekitar sirip diasumsikan tetap dan merata, dengan o suhu sebesar 35 C.

  6. Tidak ada pembangkitan energi ̇ didalam sirip.

1.5 Manfaat Penelitian

  Manfaat dari hasil penelitian ini adalah:

  1. Penelitian ini dapat memberikan wawasan baru tentang perhitungan laju perpindahan kalor, efisiensi dan efektivitas sirip 2D pada keadaan tak tunak untuk sirip berbentuk persegi empat.

  2. Penelitian ini dapat membantu para pembuat sirip dalam merancang sirip dan pemilihan bahan sirip dengan mempertimbangkan pengaruh kecepatan fluida (nilai h), suhu dasar sirip .

  3. Hasil penelitian dapat digunakan sebagai referensi bagi para peneliti lain untuk mengembangkan penelitian dengan bentuk penampang sirip yang berbeda.

  4. Pada aplikasi langsung pembuatan sirip heatsink processor, dengan adanya penelitian ini diharapkan engineer dalam merancang sirip selalu mempertimbangkan pengaruh luas penampang sirip , jenis bahan sirip, faktor kecepatan fluida dalam perancangan suatu sistem pendingin.

BAB II DASAR TEORI

  2.1 Perpindahan Kalor Kalor ialah bentuk energi yang dapat berpindah antara dua sistem atau

sistem dengan lingkungannya karena perbedaan temperatur. Transformasi energi

panas dari sistem bertemperatur tinggi ke sistem bertemperatur lebih rendah

disebut perpindahan kalor. Ilmu perpindahan panas tidak hanya memaparkan

transfer energi panas dari benda satu ke benda lainya, tetapi bisa digunakan untuk

merencanakan atau meramalkan laju perpindahan yang terjadi pada kondisi-

kondisi tertentu (J.P. Holman, 1995).

  Pada dasarnya terdapat tiga macam perpindahan panas ( Heat transfer ),

yaitu perpindahan panas secara konduksi, perpindahan panas secara konveksi dan

perpindahan panas secara radiasi (J.P. Holman, 1995). Dalam penelitian ini

perpindahan panas secara radiasi diabaikan.

  2.2 Perpindahan Kalor Konduksi Perpindahan kalor konduksi adalah proses dimana panas mengalir dari

daerah yang bertemperatur tinggi ke daerah yang bertemperatur lebih rendah

dalam satu medium atau diantara medium-medium lainnya, yang bersinggungan

secara langsung. Terdapat empat hal penting dalam perpindahan kalor konduksi,

yaitu konduktivitas kalor, konduktansi kalor, resistivitas kalor dan resistansi kalor

(Rafael Falcon, FT UI, 2008).

Gambar 2.1 skema perpindahan kalor Konduksi Persamaan perpindahan kalor konduksi adalah:

  = .

  ( ) = . .

  ..............................................................................................(2.1) Pada Persamaan (2.1) diketahui : : Laju perpindahan kalor konduksi (watt)

  2 A : Luas permukaan benda yang tegak lurus arah perpindahan kalor ( m ) k : Konduktivitas termal bahan ( thermal conductivity ) ( ) dT : Perbedaan suhu ( ℃) dx : Tebal benda (m) Persamaan ( 2.1 ) disebut hukum Fourier tentang konduksi kalor.

2.3 Konduktivitas Termal

  Konduktivitas termal (k) merupakan perhitungan kapasitas hantar panas

pada suatu bahan, konduktivitas adalah sifat bahan yang menunjukan seberapa

  = .

(k) adalah . Nilai konduktivitas termal suatu bahan dapat diukur

berdasarkan hukum Fourier.

  Nilai konduktivitas termal bahan dapat dilihat dalam Tabel 2.1, untuk

memperlihatkan urutan besaran yang mungkin didapatkan dalam praktek. Pada

umumnya konduktivitas termal bahan sangat tergantung pada suhu dan struktur

atomik bahan.

Tabel 2.1 nilai konduktivitas termal beberapa bahan (J.P. Holman, Sixth Edition hal 8)

  Bahan . ℃ . . Logam : Perak (murni) 410 237 Tembaga (murni) 385 223 Alumunium (murni) 202 117 Nikel (murni)

  93

  54 Besi (murni)

  73

  42 Baja karbon 1%

  43

  25 Timbal (murni) 34 20,3 Baja krom-nikel (18% Cr, 8% 16,3 9,4 Ni)

  Bukan logam : Kuarsa (sejajar sumbu) 41,6

  24 Magnesit 4,15 2,4 Marmer 2,08-2,94 1,2-1,7 Batu pasir 1,83 1,06 Kaca jendela 0,78 0,45 Wol kaca 0,038 0,02 Zat cair Air raksa 8,21 4,74 Air 0,556 0,327 Amoniak 0,54 0,312 Minyak pelumas SAE 50 0,147 0,085 Freon 12 0,073 0,042 Gas Hidrogen 0,175 0,101 Helium 0,141 0,081 Udara 0,024 0.0139 Uap air (jenuh) 0,0206 0,119

  Nilai k semakin besar artinya kalor dapat mengalir dengan mudah dan

cepat. Bahan logam memiliki nilai konduktivitas termal yang baik dibandingkan

bahan yang lainya (bahan bukan logam).

2.4 Perpindahan Kalor Konveksi

  Perpindahan kalor konveksi adalah proses transfer panas cairan atau gas

(fluida) yang suhunya lebih tinggi mengalir ke permukaan benda yang suhunya

lebih rendah melalui pergerakan molekul, zat atau materi. Fluida mengalir

melalui permukaan benda yang suhunya berbeda, energi panas akan mengalir

diantara permukaan benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih

rendah. Laju aliranya tergantung pada sifat fisik fluida dan macam aliran fluida

(J.P. Holman, 1995).

Gambar 2.2 skema perpindahan kalor konveksi Persamaan perpindahan kalor konveksi adalah :

  − )

  = ℎ . ( .................................................................................................(2.2)

  Pada Persamaan (2.2) diketahui : : Laju perpindahan kalor konveksi (watt)

  2 A : Luas permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida, satuan (m ) h : Koefisien Perpindahan kalor konveksi dengan satuan ( ) : Suhu benda ( ℃ )

  : Suhu fluida ( ℃ )

  Perpindahan kalor konveksi terjadi jika ada medium yang bergerak,

misalnya fluida (udara, air, gas). Perpindahan kalor konveksi dibedakan menjadi

2 yaitu: konveksi alami dan konveksi paksa. Persamaan ( 2.2 ) disebut hukum

Newton tentang konveksi kalor.

  2.4.1 Konveksi Alamiah Perpindahan kalor konveksi alamiah adalah perpindahan panas karena

beda suhu dan beda kerapatan fluida, tidak ada energi luar yang mendorongnya.

  

Perbedaan suhu antara permukaan benda padat dengan fluida mengakibatkan

panas mengalir. Permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida mengalami

perubahan kerapatan, perubahan kerapatan mengakibatkan fluida yang lebih berat

mengalir ke bawah, dan fluida yang lebih ringan akan mengalir ke atas.

  Arus konveksi bebas dan arus konveksi paksa berfungsi mentransferkan

energi panas yang tersimpan dalam fluida. Perbedaanya adalah intensitas gerakan

perpindahannya, konveksi bebas umumnya memiliki nilai koefisien perpindahan

kalor konveksi lebih kecil dibandingkan konveksi paksa.

  2.4.2 Konveksi Paksa Perpindahan kalor konveksi paksa adalah perpindahan panas yang terjadi

karena adanya beda suhu, aliran fluida disebabkan karena energi luar yang

mendorongnya; yang berasal dari pompa, kipas (fan).

2.5 Koefisien Perpindahan Kalor Konveksi

  Koefisien perpindahan kalor konveksi (h) bervariasi terhadap: (a) jenis

aliran (laminer dan turbulen), (b) bentuk ukuran benda dan area yang dialiri

fluida, (c) sifat-sifat dari fluida, (d) suhu rata-rata dan (e) posisi sepanjang

  

permukaan benda. Selain pengaruh diatas, nilai koefisien perpindahan kalor

konveksi (h) juga dipengaruhi mekanisme perpindahan panas dengan konveksi

paksa (gerakan fluida karena bantuan pompa atau kipas), atau dengan konveksi

bebas. Pada Tabel 2.2 disajikan nilai koefisien perpindahan kalor konveksi (h)

dengan kondisi yang berbeda.

2.6 Efisiensi dan Efektivitas Sirip

  Efisiensi sirip (η) adalah perbandingan antara kalor sesungguhnya yang

dilepas sirip, dengan kalor ideal yang dilepas sirip. Efektivitas sirip (ε) adalah

perbandingan antara kalor sesungguhnya yang dilepas sirip, dengan kalor yang

dilepas sirip jika tidak bersirip.

  ∑ . .( ) , ,

  sirip ( η , secara numerik = . ......................(2.3) ) =

  . .( ) ∑ . .( ) , ,

  Efektivitas sirip (ε) = , secara numerik = . .............(2.4)

  . .( ) Pada Persamaan (2.3) dan (2.4) diketahui :

  : Kalor sesungguhnya yang dilepas sirip (watt)

  : Kalor ideal yang dilepas sirip (watt) :

  Kalor yang dilepas sirip jika tidak bersirip (watt) :

  Luas permukaan volume kontrol pada posisi i,j yang bersentuhan , dengan fluida ( )

  : Luas permukaan sirip ( )

  : Luas dasar sirip ( )

  : Suhu dasar sirip saat n+1 ( ℃ )

  : Suhu fluida ( ℃ )

Tabel 2.2 nilai koefisien perpindahan kalor konveksi (J.P. Holman, Sixth Edition hal 13)

  Modulus . ℃ . . Konveksi bebas, dT= 30 ℃ Plat vertikal (tinggi 0,3 m) atau (1 ft di 4,5 0,79 udara). Silinder horizontal (diameter 5 cm) di 6,5 1,14 udara. Silinder horizontal ( diameter 2 cm ) di 890 157 air.

  Konveksi paksa Aliran udara 2 m/s di atas plat bujur 12 2,1 sangkar 0,2 m. Aliran udara 35 m/s di atas plat bujur 75 13,2 sangkar 0,75 m. Udara 2 atm mengalir di dalam tabung 65 11,4 (diameter 2,5 cm), kecepatan 10 m/s. Air 0,5 kg/s dalam tabung 2,5 cm. 3500 616 Aliran Udara mengalir didalam tabung

  180

  32 (diameter 5 cm), kecepatan 50 m/s.

  Air mendidih

Dalam kolam atau bejana. 2500-35000 440-6200

Mengalir dalam pipa. 5000-100000 880-17600

Pengembunan uap air, 1atm Muka vertikal. 4000-11300 700-200

Diluar tabung horizontal. 9500-25000 1700-4400

2.7 Bilangan Nusselt (Nu)

  Bilangan Nusselt merupakan rasio perpindahan panas konveksi dengan

perpindahan panas konduksi pada kondisi normal. Artinya, pada suatu titik

(misalnya: n) pada permukaan benda yang tipis, terjadi perpindahan panas secara

konveksi dan konduksi. Besarnya kalor yang dilepaskan benda secara konveksi

sama dengan besarnya kalor yang dilepaskan benda secara konduksi. Pada

Gambar 2.3 dan Gambar 2.4 diperlihatkan perpindahan panas secara konveksi dan konduksi tersebut.Gambar 2.3 perpindahan kalor secara konveksi = ℎ . ( − ) .

  ................................................................................(2.5)

Gambar 2.4 perpindahan kalor secara konduksi

  = . . ( ) ...................................................................................(2.6)

Perbandingan persamaan (2.5) dengan persamaan (2.6) disebut bilangan Nusselt.

  ℎ . .

  = = . . ( ) .

  = = ...................................................................................(2.7) Pada Persamaan (2.7) diketahui : : Bilangan Nusselt k : Koefisien perpindahan panas konduksi fluida ( ) h : koefisien Perpindahan kalor konveksi ( ) dx : Panjang karakteristik (m) A : Luas permukaan yang bersentuhan dengan fluida dT : (T-Tf) Persamaan (2.7) berlaku pada benda plat rata.

2.7.1 Bilangan Reynold (Re)

  Bilangan Reynold (Re) merupakan rasio antara gaya inersia ( ) dengan

gaya viscous ( ). Bilangan Reynold (Re) menggabungkan kedua gaya tersebut

dengan suatu kondisi aliran tertentu.

  .............................................................................................................(2.8) Pada Persamaan (2.8) diketahui : : Bilangan Reynold V : Kecepatan fluida yang mengalir ( )

  L : Panjang benda yang sejajar aliran fluida (m) ρ : Kerapatan (densitas fluida) ( ) μ : Viskositas absolut fluida dinamis ( ) ν : Viskositas kinematik fluida ( ), satuan ( ) Nilai ρ, μ, v tergantung jenis fluida (lampiran).

  2.7.2 Bilangan Prandtl (Pr) Bilangan Prandtl merupakan rasio antara difusifitas momentum (kinematic viscosity, ν ) dengan difusifitas panas ( ).

  ...........................................................................................................(2.9) Pada Persamaan (2.9) diketahui : Pr : Bilangan Prandtl μ : Viskositas absolute fluida dinamis ( )

  : Kalor jenis fluida ( ) k :

  Koefisien perpindahan panas konduksi fluida ( )

  2.7.3 Bilangan Rayleigh (Ra) Bilangan Rayleigh adalah bilangan tak berdimensi yang terkait dengan

aliran konveksi bebas atau konveksi natural. Bilangan Rayleigh digunakan untuk

menentukan jenis aliran laminar atau turbulen pada aliran konveksi bebas ............................................................................................(2.10) Pada Persamaan (2.10) diketahui :

  : Bilangan Rayleigh pada arah x

  g : Percepatan gravitasi ß : Koefisien termal ekspansi

  : ℃ )

  Temperatur permukaan benda (

  : ℃ )

  Temperatur fluida ( x : Panjang karakteristik (m)

  α : Thermal diffucity, ν : Viskositas kinematik fluida, satuan

2.7.4 Bilangan Grashof (Gr)

  Bilangan Grashof adalah bilangan tak berdimensi yang terkait dengan aliran konveksi bebas atau konveksi natural.

  .ß.( )

Gr = . x .................................................................................................... (2.11)

Pada Persamaan (2.11) diketahui :

  : Bilangan Grashof pada arah x

  g : Percepatan gravitasi ß : Koefisien termal ekspansi

  : Temperatur permukaan benda ( ℃ ) : Temperatur fluida ( ℃ )

  x : Panjang karakteristik (m) ν : Viskositas kinematik fluida

  2.8 Hubungan Bilangan Nusselt (Nu), Reynold (Re), Prandtl Number (Pr) Nilai Re, dan Pr mempengaruhi besar nilai h (koefisien perpindahan kalor konveksi). w

Gambar 2.5 skema perpindahan kalor konveksi pada plat rata Pada Gambar (2.5) temperatur fluida rata-rata ), dari nilai bisa

  

didapatkan nilai (ρ, μ, v, k, Pr) fluida yang bekerja. Berdasarkan persamaan (2.6)

nilai Re bisa diketahui, sehingga persamaan Nu (bilangan Nusselt) bisa diketahui

berdasarkan jenis alirannya. Pada Tabel 2.3 bisa didapatkan persamaan Nu

berdasarkan jenis aliranya pada plat rata, dan pada Tabel 2.4 bisa diketahui

persamaan Nu berdasarkan penampang benda yang dilalui fluida.

  2.9 Aliran Laminar Rata-rata pada Konveksi Paksa Pada Tabel 2-3 persamaan untuk aliran laminar rata-rata adalah : .........................................................................................(2.12)

  .

  = 0,664. . ...............................................................................(2.13) . = . 0,664. .

  

ℎ ………......................................................(2.14) dengan : h : Koefisien perpindahan panas konveksi fluida ( ) k : Koefisien perpindahan panas konduksi fluida ( ) V : Kecepatan fluida yang mengalir ( ) L : Panjang benda yang sejajar aliran fluida (m) ν : Viskositas kinematik fluida ( ), satuan Pr : Bilangan Prandtl Pada persamaan 2.14, besarnya nilai h (Koefisien perpindahan panas

konveksi fluida) berbanding terbalik dengan besarnya nilai k (Koefisien

perpindahan panas konduksi fluida). Artinya semakin besar nilai k, nilai h belum

tentu bertambah besar, karena pada perhitungannya masih dipengaruhi oleh nilai

Re dan Pr pada suatu material.

Tabel 2.3 persamaan aliran yang melewati plat rata (J.P. Holman, Sixth Edition Tabel 5.2)

  Aliran Batas / syarat Persamaan Tw= konstan; .

  / /

  = 0,332. Re . Pr

  Laminar lokal Re < 5.10 ; 0,6 < Pr < 50 . / /

  Tw= konstan; . , . .

  =

  Laminar lokal Re < 5.10 ; , [ ] Pr < 100. qw=konstan; .

  1/ 2 1/ 3 = 0,435. Re . Pr

  Laminar lokal Re < 5.10 ;

  0,6 < Pr < 50 . / / . , . .

  qw=konstan;

  = /

  Laminar lokal , / [ ]

  Re < 5.10 ; .

  1/ 2 1/ 3 = 0,664. Re . Pr Re < 5.10 .

  Laminar rata-rata Tw= konstan; .

  1/ 3 = 0,564. ( Re. Pr )

  Laminar lokal Re < 5.10 ; Pr<1 (logam cair).

  Tw= konstan; 3 − 1/ 3 Mulai pada x=x0; 1 1 . 4 Laminar lokal 2 3

  = 0,332. Re . Pr . ( 1 − ) Re < 5.10 ; 0,6 < Pr < 50 .

  Tw= konstan; / ,

  Pr = 0,0296.Re Turbulen lokal 5.10 Re < 5.10 .

  <

  Tw= konstan; / ,

  Turbulen lokal Pr = 0,185.( logRe) 5.10 < Re < 5.10 . h.d . qw= konstan; x

  = 1,04. ( Tw = konstan) Turbulen lokal k 5.10 < Re < 5.10 . / , Tw= konstan; Pr = (0,037. Re ) − (850. Re )

  Laminar-Turbulen 1

  h. x

  Re < 5.10 ; 0,8 3 = Pr ( ( 0,037. Re ) − 850) rata-rata

  k = 5.10 .

Tabel 2.4 aliran yang melewati silinder penampang lingkaran dan tidak lingkaran (Cengel, Tabel 7-1)

  .Pr 1/ 3

  Gas 4.10 − 15.10 .

  h. D k = 0,0386. Re , . Pr / Plat vertikal

  = 0,160. Re , . Pr / 19,5.10 − 1.10

  45 Gas 5.10 − 19,5.10 h. D k

  = 0,153. Re , . Pr / Segienam diputar

  Segienam Gas 5.10 − 1.10 h. D k

  45 Gas 5.10 − 1.10 . = 0,246.Re 0,588

  Penampang silinder Fluida Batas Bilangan Nusselt Lingkaran Gas atau

  = 0,102. Re , . Pr / Segiempat diputar

  = 0,027. Re , . Pr / Segiempat Gas 5.10 − 1.10 h. D k

  = 0,193. Re , . Pr / 4.10 − 4.10 h. D k

  = 0,683. Re , . Pr /

4.10 − 4.10

h. D k

  h. D k = 0,911. Re , . Pr /

40 − 4.10

h. D k

  = 0,989. Re , . Pr / 4 - 40

  Cair 0,4 - 4 h. D k

  = 0,228. Re , . Pr / Elips Gas 2,5.10 − 15.10 . = 0,248. Re , . Pr /

  Aliran di atas Plat Rata pada Konveksi Paksa

2.10 Pengelompokan aliran yang mengalir di atas plat diketahui dari bilangan .

  Reynolds, Re = =

Gambar 2.6 Berbagai daerah aliran lapisan batas di atas plat rata

  5 Transisi dari aliran laminar menjadi turbulen terjadi bila Re > 5.10 , untuk aliran

  6

sepanjang plat rata, lapisan batas selalu turbulen untuk Re ≥4. 10 dan untuk

mengetahui jenis aliran fluida dapat dilihat pada Tabel (2.3).

2.10.1 Aliran di atas Plat atau Silinder Vertikal pada Konveksi Alami

  Koefisien perpindahan kalor konveksi bebas rata-rata untuk berbagai situasi dinyatakan dalam bentuk : .

  = . ( . ) = .......................................................................(2.15)

  Pada Persamaan (2.15) diketahui : Nu : Bilangan Nusselt pada suhu film C,m : Konstanta perpindahan kalor konveksi bebas Gr : Bilangan Grashof pada suhu film Pr

  : Bilangan Prandtl pada suhu film h : Koefisien perpindahan panas konveksi fluida ( ) x

  : Panjang karakteristik (m)

  k : Koefisien perpindahan panas konduksi fluida ( )

f menunjukkan bahwa sifat-sifat untuk gugus tak berdimensi dievaluasi pada suhu

film : ......................................................................................... ( 2.16)

Pada Persamaan (2.16) diketahui : Tw

  : Suhu fluida kerja ( K)

  Ts

  : Suhu permukaan benda ( K)

  

Bilangan Rayleigh ( Ra )= Hasil perkalian Gr.Pr .........................................(2.17)

Pada Persamaan (2.17) diketahui :

  Ra :

  Bilangan Rayleigh

  Gr : Bilangan Grashof

  Pr : Bilangan Prandtl Nilai C dan m untuk aliran laminer bisa dilihat pada tabel berikut:

Tabel 2.5 nilai C dan m untuk aliran laminer

  

Jenis aliran Ra=Gr.Pr C m

0,59 1/4

  10 − 10

  Laminar

  10 − 10 0,10 1/3

BAB III PERSAMAAN NUMERIK PADA TIAP VOLUME KONTROL

3.1 Kesetimbangan Energi Keadaan Tak Tunak

  Kesetimbangan energi ialah, total transfer energi yang masuk atau keluar

pada volume kontrol tidak mudah untuk ditentukan karena selalu berubah atau

tergantung pada waktu. Kesetimbangan Energi persatuan waktu pada volume

kontrol (Ruang yang dibatasi control surface dimana energi dan materi dapat

lewat) dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut: − + = .....................................................................................(3.1) Dengan: : Energi yang masuk volume kontrol per satuan waktu, watt.

  : Energi yang dibangkitkan volume kontrol per satuan waktu, watt. : Energi yang keluar volume kontrol per satuan waktu, watt. : Energi yang tersimpan di dalam volume kontrol per satuan waktu, watt.

Gambar 3.1 kesetimbangan energi pada volume kontrol Berdasarkan persamaan kesetimbangan Energi pada keadaan tak tunak, maka

  kesetimbangan energi dalam volume kontrol sebagai berikut :

  ∑ q = ρ. c . V. ( ) .............................................................................(3.2) Pada Persamaan (3.2) diketahui : ∑

  = Jumlah kalor yang masuk dalam volume kontrol. kg

  ρ = Massa jenis bahan sirip ( ) m c = Kalor jenis bahan sirip ( )

  . ℃ V = Volume kontrol ( ) n = Menunjukan waktu. m = Jumlah permukaan dari volume kontrol.

3.2 Persamaan Numerik Tiap Node dari Waktu ke Waktu

  Dalam penelitian ini, penampang sirip segi empat dibagi menjadi 2 bagian

sama besar, kemudian penampang tersebut dibagi menjadi 163 volume kontrol.

  

Setiap volume kontrol memiliki nilai = 5 10 dan = 5 10 ,

dengan tebal sirip ( = 1 10 ).

  

Pada Gambar 3.2 disajikan penampang setengah bagian sirip beserta pembagian

volume kontrolnya.

Gambar 3.2 setengah bagian sirip Berdasarkan Gambar 3.2, dalam penelitian ini terdapat 4 persamaan utama

  

yang dipergunakan dalam perhitungan distribusi suhu tiap node dari waktu ke

waktu. Persamaan tersebut :

  1. Node (volume kontrol) yang bersentuhan dengan pipa dasar sirip (pada Gambar 3.2 terlihat pada bagian yang diarsir).

  

Node yang bersentuhan dengan pipa dasar sirip dikondisikan tetap sebesar

(Suhu dasar sirip). Node tersebut adalah : Node 5; 6; 14; 15; 24; 25; 33; 34; 43;

44; 45; 46; 47; 55; 56; 57; 58; 59. Persamaanya sebagai berikut : = = ................................................................................................(3.3)

  2. Node (volume kontrol) yang terdapat ada tepi sirip. Node tersebut adalah :

Node 1; 19; 20; 38; 39; 63; 64; 88; 89; 113; 114; 138; 140; 141; 142; 143;

144; 145; 146; 147; 148; 149; 150; 151; 152; 153; 154; 155; 156; 157; 158;

159; 160; 161; 162.

Gambar 3.3 node pada tepi sirip Persamaannya sebagai berikut :

  = = . ( . ). , , ………………...…………………….(3.4) = = .

  .

  . , , ………………………………………(3.5) = = .

  .

  . , , ……….................................................(3.6) = = ℎ. ( . ).

  , ...........................................................(3.7) = = ℎ.

  .

  . − ,

  ….....................................................(3.8) = = ℎ.

  .

  . − ,

  …......................................................(3.9)

  Persamaan numerik volume kontrol keadaan tak tunak : = . . . ( ) ; dx = dy ................................................................(3.10)

  . . , ,

  ....................(3.11)

  • 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 = . . . , , . , , . , ,
  • . ( . ). + . . . .

  . . . . , , ℎ. . − + ℎ. . − . . . , , = Kedua ruas dikali ……………….……………………………………(3.12) .

  . .

  − − + . + − + − +  2.

, , , , , , ,

. . . . . , ,

  • + . − . − = . (

    , , ).

  . .

  ………..………………………(3.13) ℎ. . .

  1 = = .

  

, , , , , , ,

. . − . . − = . − +

, , , ,

………………………………...…………..………(3.14)

  

− − + 2. . −

+ + + −  2.

  Kedua ruas dikali

  • . −
  • . − . −  2.

  , , , , , ,

2. . . − + 2. . . . − + 2. . . . −

  , , = − …………………………………………………….(3.15)

  , , , . . .

  • 2.
  • = 2. . + + +
    • , , , , . . .

  1 − 4. − (2. . ) − …………….…...…………. (3.16) ,

  Syarat stabilitas : . . .

0 ≤ 1 − 4. − (2. . ) − .....................................................(3.17)

. . .

  

1 ≥ 4. + (2. . .............................................................(3.18)

) + . .

  • 1 ≥ 4 + 2. ........................................................................(3.19)

  ≤ .................................................................................(3.20) . .

  . .

  ≤ .........................................................................(3.21) . .

  .

  ≤ . .......................................................................(3.22) . .

  . .

  3. Node (volume kontrol) bagian ujung sirip terdapat pada node 139 dan 163.

Gambar 3.4 node pada bagian ujung sirip Persamaannya sebagai berikut :

  . , , = = . . ...........................................................(3.23)

  .

  = = ℎ. . − …......................................................(3.24) , . = = ℎ. . − …......................................................(3.25) ,

  . , , ……………………………………..(3.26) = = . .

  .

  = = 6 = ℎ.( ) . − .................................................(3.27) , Persamaan numerik pada volume kontrol keadaan tak tunak : = . . . ( ) ; dx = dy ................................................................(3.28)

  • , , 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 = . . . ................................(
  • . , , . .

  . . + ℎ. . − + ℎ. . − , , +

  • . , , . .

  .

  . + ℎ.( ) . − + ℎ.( ) . − = , , , , . . .

  …………………………………………..…………(3.30) Kedua ruas dikali .

  . .

  • − . − . − + −

  , , , , , , . . . . .

  . − . − = − + ∞ ∞ , , , , . . . . . .

  ………………………………..(3.31) ℎ. . .

  1 = = .

  . .

  • − + − = + − + 2. . . −

  , , , , , , .

  − , , .

  Kedua ruas dikali 2. .....…………….…………………...……………(3.32) . . .

  • = 2. 1 − 4. − 4. . −

  , , , , . . . + 4. . ...…………………………………………...(3.33) Syarat stabilitas :

  . . .

  0 ≤ 1 − 4. − 4. . − ..........................................................(3.34) 2. . .

  4. + 4. . .....................................................................(3.35) + 1 ≥ 2. .

  • 1 ≥ . .....................................................................(3.36) 4 + 4.

  ≤ .................................................................................(3.37) . .

  . .

  ≤ ..........................................................................(3.38) . .

  .

  .

  ≤ .......................................................................(3.39) . .

  . .

  

4. Node (volume kontrol) bagian tengah sirip. Node tersebut adalah : Node 2;

3; 4; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 21; 22; 23; 26; 27; 28; 29; 30; 31; 32; 35; 36; 37; 40; 41; 42; 48; 49; 50; 51; 52; 53; 54; 60; 61; 62; 65; 66; 67; 68; 69; 70; 71; 72; 73; 74; 75; 76; 78; 79; 80; 81; 82; 83; 84; 85; 86; 87; 90; 91; 92; 93; 94; 95; 96; 97; 98; 99; 100; 101; 102; 103; 104; 105; 106; 107; 108; 109; 110; 111; 112; 115; 116; 117; 118; 119; 120; 121; 122; 123; 124; 125; 126; 127; 128; 129; 130; 131; 132; 134; 135; 136; 137.

Gambar 3.5 node pada bagian tengah sirip Persamaannya sebagai berikut :

  , , = = . ( . ). ..........................................................(3.40) , , = = . ( . ). , , .........................................................(3.41) = = . ( . ). …......................................................(3.42) , , = = . ( . ). ……………………………………..(3.43) = = 6 = ℎ.( . ) . − ..............................................(3.44) , Persamaan numerik pada volume kontrol keadaan tak tunak : = . . . ; dx = dy ...............................................................(3.45)

  • , , , , , , , ,<
  • 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 = . . . ................................(3.46) . ( , , + . ). + . ( . ). + . ( . ).
  • . ( . ). + ℎ.( . ) . − + ℎ.( . ) . − =

    , , , , . . .

  Kedua ruas dikali …………………………………………..…………(3.47) .

  • + − − − + + + −

  , , , , , , , , . . . . .

  . − = − , , , . .

  ………………………………..(3.48) ℎ. . .

  1 = = .

  − − + − + + −

  , , , , , , , , . .

  . − = − , , , . Kedua ruas dikali ………..……….……..……………...……………(3.49)

  • 1 − 4. − + + + + =

  , , , , , , . . . . . .

  • …………………………….……………………………...(3.50)

  Syarat stabilitas : 0 ≤ 1 − 4. − . . .

  .....................................................................(3.51) 1 ≥ 4. + . . .

  ............................................................................(3.52) 1 ≥ . 4 + . .

  .............................................................................(3.53) ≤

  4+ 2. .

  ...........................................................................................(3.54) .

  ≤ . .

  ..................................................................................(3.55) ≤ .

  . .

  ................................................................................(3.56) dengan : : adalah suhu volume kontrol ke-i, saat t = n ( ℃) : adalah suhu volume kontrol ke-i, saat t = n+1 ( ℃)

  , : adalah suhu volume kontrol diposisi i, j, saat t = n ( ℃)

  , : adalah suhu volume kontrol diposisi i, j, saat t = n+1 ( ℃) : adalah suhu fluida disekitar sirip ( ℃) : Bilangan Biot.

  : Bilangan Fourrier.

  : Jarak antara volume kontrol dalam arah x (m)

  : Selang waktu dari {(n+1)-(n)} (sekon) t : Tebal sirip (m) k : Koefisien perpindahan panas konduksi (

  ℃ ) h : Koefisien perpindahan panas konveksi (

  ℃ ) ρ : Masa jenis bahan sirip (

  3 ) c : Kalor jenis bahan (

  ℃ ) α

  : Difusivitas thermal bahan ( )

BAB IV METODE PENELITIAN

  4.1 Metode Penelitian Metode penelitian adalah setiap prosedur, teknik, bantuan, dan peralatan yang dipakai untuk penelitian. Hal-hal tersebut mewakili sejumlah aktivitas tertentu yang mungkin digunakan oleh peneliti dan dikombinasikan dalam suatu proses penelitian secara menyeluruh.

  Dalam pelaksanaannya penulis menggunakan metode perhitungan secara komputasi dan data pada program diperoleh dari penurunan rumus suhu dari waktu ke waktu secara numerik dengan metode beda hingga cara eksplisit. Metode beda hingga adalah suatu metode numerik untuk menyelesaikan suatu persamaan diferensial dengan mengaproksimasi

turunan-turunan persamaan tersebut menjadi sistem persamaan linear.

  4.2 Pengumpulan Data

  a). Variasi Bahan Sirip

Langkah perhitungan data untuk variasi bahan sirip sebagai berikut :

  1. Penurunan rumus suhu dari waktu ke waktu secara numerik.

  2. Pembuatan program distribusi suhu sirip dari waktu ke waktu secara komputasi.

  3. Pembuatan program kalor yang dilepas sirip dari waktu ke waktu secara komputasi.

4. Pembuatan program efisiensi dan efektivitas sirip dari waktu ke waktu secara komputasi.

  5. Mengubah nilai sifat bahan sirip (ρ, cp, k, α) diubah sesuai dengan bahan yang divariasikan. Bahan yang divariasikan tersebut adalah : Tembaga (murni); Alumunium (murni); Nikel (murni); Baja Krom (1%); Baja Karbon (0,5%), sehingga nilai distribusi suhu sirip, kalor yang dilepas sirip, efisiensi dan efektivitas sirip dari waktu ke waktu akan berubah secara otomatis.

  b). Variasi Nilai Koefisien Perpindahan Kalor Konveksi (h) Langkah perhitungan data untuk variasi nilai koefisien perpindahan kalor konveksi (h) sebagai berikut : 1. Penurunan rumus suhu dari waktu ke waktu secara numerik.

  

2. Pembuatan program distribusi suhu sirip dari waktu ke waktu secara

komputasi.

  

3. Pembuatan program kalor yang dilepas sirip dari waktu ke waktu secara

komputasi.

  

4. Pembuatan program efisiensi dan efektivitas sirip dari waktu ke waktu

secara komputasi.

  

5. Mengubah nilai koefisien perpindahan kalor konveksi (h). Nilai koefisien perpindahan kalor konveksi (h) berturut-turut : (25; 50; 100; 150; 250) ℃ , sehingga nilai distribusi suhu sirip, kalor yang dilepas sirip, efisiensi dan efektivitas sirip dari waktu ke waktu akan berubah secara otomatis.

  c). Variasi Suhu Dasar Sirip (T ) Langkah perhitungan data untuk variasi suhu dasar sirip (T ) sebagai berikut : 1. Penurunan rumus suhu dari waktu ke waktu secara numerik.

  2. Pembuatan program distribusi suhu sirip dari waktu ke waktu secara komputasi.

  3. Pembuatan program kalor yang dilepas sirip dari waktu ke waktu secara komputasi.

  4. Pembuatan program efisiensi dan efektivitas sirip dari waktu ke waktu secara komputasi.

  5. Mengubah nilai suhu dasar sirip (T ) berturut-turut : 50℃; 60℃; 70℃; 80℃; 90℃, sehingga nilai distribusi suhu sirip, kalor yang dilepas sirip, efisiensi dan efektivitas sirip dari waktu ke waktu akan berubah secara otomatis.

4.3 Instrumen Penelitian

  4.3.1 Benda Uji (sirip), Ukuran dan Bahan Gambar benda uji (sirip) dapat dilihat pada Gambar 1.2.a dan Gambar 1.2.b.

  

Benda uji (sirip) dibagi menjadi 2 bagian sama besar, kemudian penampang

tersebut dibagi menjadi 163 node (volume kontrol). Setiap node (volume kontrol) memiliki nilai = 5 10 dan = 5 10

  , dengan tebal sirip ( = 1 10 ). Bahan sirip yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada

  • -05 ( ) k (
  • )

      1. Bahan sirip yang digunakan dalam penelitian ditunjukan pada Tabel 4.1.

      a). Variasi Bahan Sirip Dalam penelitian ini, asumsi yang diberlakukan pada variasi bahan sirip sebagai berikut:

      Perangkat Lunak (Software) : 1). Ms-Word 2007 2). Ms-Excel 2007 3). AutoCAD 2007

      54

      5 Baja Karbon (0,5%) 7833 465 1,483

      61

      4 Baja Krom (1%) 7865 460 1,686

      73

      3 Nikel (murni) 7897 452 2,034

      2 Alumunium (murni) 2707 896 8,418 204

      1 Tembaga (murni) 8954 383,1 11,234 386

      No Bahan ρ ( )

    Cp (

    . ℃ ) α .e

    Tabel 4.1 sifat berbagai bahan yang digunakan dalam penelitian (J.P. Holman, Sixth Edition Daftar A-2, hal 581)Tabel 4.1 berikut :

    4.3.2 Peralatan Pendukung

    4.4 Definisi Operasional

    2. Nilai koefisien perpindahan kalor konveksi (h) sebesar 50 ℃ diasumsikan tetap dan seragam dari waktu ke waktu.

      = 30℃

      3. Suhu fluida disekitar sirip ( ) diasumsikan tetap dan seragam dari waktu ke waktu.

      

    = 35℃

      4. Suhu mula-mula sirip ( ) diasumsikan tetap dan seragam dari waktu ke waktu.

      = 50℃

      5. Suhu dasar sirip ( ) diasumsikan tetap dan seragam dari waktu ke waktu.

      b). Variasi Nilai koefisien perpindahan kalor konveksi (h) Dalam penelitian ini, asumsi yang diberlakukan pada variasi h (koefisien perpindahan kalor konveksi) sebagai berikut:

      1. Nilai variasi h (koefisien perpindahan kalor konveksi) yang digunakan adalah: (25; 50; 100; 150; 250) ℃ .

      = 50℃

      2. Suhu dasar sirip ( ) diasumsikan tetap dan seragam dari waktu ke waktu.

      = 30℃

      3. Suhu fluida disekitar sirip ( ) diasumsikan tetap dan seragam dari waktu ke waktu.

      

    = 35℃

      4. Suhu mula-mula sirip ( ) diasumsikan tetap dan seragam dari waktu ke waktu.

      5. Bahan sirip yang digunakan dalam penelitian adalah : Tembaga (murni); Alumunium (murni); Nikel (murni); Baja Krom (1%); Baja Karbon (0,5%).

      c). Variasi Suhu Dasar Sirip (T ) Dalam penelitian ini, asumsi yang diberlakukan pada variasi suhu dasar sirip sebagai berikut:

      1. Nilai variasi suhu dasar yang digunakan adalah 50℃; 60℃; 70℃; 80℃; 90℃.

      

    2. Nilai koefisien perpindahan kalor konveksi (h) sebesar 50

    diasumsikan tetap dan seragam dari waktu ke waktu.

      3. Suhu fluida disekitar sirip ( = 30℃

      ) diasumsikan tetap dan seragam dari waktu ke waktu.

      4. Suhu mula-mula sirip (

    = 35℃

      ) diasumsikan tetap dan seragam dari waktu ke waktu.

      5. Bahan sirip yang digunakan dalam penelitian adalah : Tembaga (murni); Alumunium (murni); Nikel (murni); Baja Krom (1%); Baja Karbon (0,5%).

    4.5 Cara pengolahan Data dan Kesimpulan

      Hasil perhitungan secara komputasi dari ketiga variasi tersebut dibuat

    grafik hubungan kalor yang yang dilepas sirip, efisiensi dan efektivitas sirip dari

    waktu ke waktu. Dari grafik hubungan tersebut, maka dapat diketahui pengaruh

    nilai jenis bahan sirip, nilai koefisien perpindahan kalor konveksi (h) dan suhu

    dasar sirip (T ) terhadap kalor yang yang dilepas sirip, efisiensi dan efektivitas

    sirip dari waktu ke waktu.

    BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

    5.1 Hasil Penelitian Untuk Variasi Bahan

      3

      Tembaga Alumunium Nikel Baja Krom (1%) Baja Karbon (0,5%)

      15 K a lo r (W a tt ) Waktu (Sekon)

      12

      9

      6

      Pada Gambar (5.1.a, 5.1.b, dan 5.1.c) disajikan grafik perbandingan kalor

    yang dilepas sirip, efisiensi sirip dan efektivitas sirip dari waktu ke waktu dari

    berbagai bahan. Hasil penelitian dalam bentuk angka selama 10 detik pertama

    disajikan pada Tabel (5.1.a, 5.1.b, dan 5.1.c). Bahan yang digunakan adalah :

    Tembaga, Alumunium, Nikel, Baja Krom (1%), dan Baja Karbon (0,5%). Syarat

    batas yang digunakan dalam penelitian meliputi : h = 50 W/m

      2 . ℃, Tb = 50℃, Tf = 30℃, dan Ti = 35℃.

      9

      8

      7

      6

      5

      4

      

    Gambar 5.1.a grafik perbandingan kalor yang dilepas sirip dari berbagai bahan

    dari waktu ke waktu

      10 Tabel 5.1.a tabel perbandingan kalor yang dilepas sirip dari berbagai jenis bahan dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Kalor yang Dilepas Sirip dari Bahan (watt)

      40

      15 E fi si e n si ( % ) Waktu (Sekon)

      12

      9

      6

      3

      70

      65

      60

      55

      50

      45

      35

      Tembaga Alumunium Nikel Baja Krom (1%) Baja Karbon (0,5%) 1 4,24 4,24 4,24 4,24 4,24 2 1 7,02 6,16 4,67 4,54 4,46

      30

      25

      

    Gambar 5.1.b grafik perbandingan efisiensi dari berbagai jenis bahan sirip dari

    waktu ke waktu

      11 10 9,12 7,41 4,86 4,50 4,28

      10 9 9,12 7,41 4,86 4,51 4,29

      9 8 9,12 7,40 4,86 4,53 4,31

      8 7 9,10 7,39 4,86 4,53 4,33

      7 6 9,06 7,37 4,86 4,55 4,35

      6 5 9,00 7,33 4,86 4,56 4,38

      5 4 8,86 7,25 4,85 4,58 4,42

      4 3 8,60 7,10 4,83 4,60 4,45

      3 2 8,07 6,79 4,79 4,59 4,48

      Tembaga Alumunium Nikel Baja Krom (1%) Baja Karbon (0,5%) Tabel 5.1.b tabel perbandingan efisiensi yang dilepas sirip dari berbagai jenis bahan dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Efisiensi yang Dihasilkan Sirip dari Bahan (%)

      53

      35

      53

      65

      9

      10

      31

      32

      35

      65

      31

      8

      9

      31

      32

      35

      53

      65

      7

      8

      32

      11

      32

      40

      15 E fe k ti v it a s Waktu (Sekon)

      12

      9

      6

      3

      60

      55

      50

      45

      35

      10

      30

      25

      20

      waktu ke waktu

      31 Gambar 5.1.c grafik perbandingan efektivitas dari berbagai jenis bahan sirip dari

      32

      35

      53

      65

      31

      35

      Tembaga Alumunium Nikel Baja Krom (1%) Baja Karbon (0,5%)

      33

      32

      33

      34

      49

      58

      2

      3

      32

      33

      44

      3

      50

      1

      2

      30

      30

      30

      30

      30

      1

      4

      62

      53

      6

      65

      6

      7

      31

      33

      35

      52

      64

      5

      31

      51

      33

      35

      52

      63

      4

      5

      32

      33

      35

      Tembaga Alumunium Nikel Baja Krom (1%) Baja Karbon (0,5%) Tabel 5.1.c tabel perbandingan efektivitas sirip dari berbagai jenis bahan dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Efektivitas yang Dihasilkan Sirip dari Bahan

      7

      8

      9

      27

      28

      30

      46

      57

      8

      46

      27

      28

      30

      46

      57

      6

      7

      57

      30

      29

      10

      Dari Gambar dan Tabel 5.1.b dapat ditunjukan bahwa besarnya efisiensi sirip dari waktu ke waktu sangat dipengaruhi sifat bahan (ρ, α, cp, k). Pada

      Dari Gambar dan Tabel 5.1.a dapat ditunjukan bahwa kalor yang dilepaskan sirip dari waktu ke waktu untuk berbagai bahan, sangat dipengaruhi sifat bahan (ρ, α, cp, k). Pada Gambar 5.1.a saat 15 sekon, bahan Tembaga memiliki laju distribusi kalor yang paling besar. Urutan nilai Kalor yang dilepas sirip dari waktu ke waktu dari yang paling besar berturut-turut : Tembaga (murni), Alumunium (murni), Nikel (murni), Baja Krom (1%), dan Baja Karbon (0,5%) sebesar : (9,13; 7,41; 4,86; 4,5; 4,28) Watt. Saat 15 sekon kalor yang dilepas sirip berbahan Tembaga (murni) sudah tunak, keadaan tunak tersebut ditunjukan dengan grafik yang mendatar.

      27

      28

      30

      46

      57

      11

      28

      27

      28

      30

      46

      57

      9

      10

      27

      27

      30

      Tembaga Alumunium Nikel Baja Krom (1%) Baja Karbon (0,5%)

      44

      50

      2

      3

      28

      28

      29

      38

      1

      30

      2

      27

      27

      27

      27

      27

      1

      42

      29

      46

      55

      56

      5

      6

      27

      29

      30

      45

      4

      28

      5

      28

      29

      30

      44

      54

      3

      4

    5.2 Pembahasan Untuk Variasi Bahan

      

    Gambar 5.1.b dapat dilihat efisiensi sirip berbagai bahan dari waktu ke waktu

    saat 15 sekon, urutan efisiensi sirip berbagai bahan dari yang paling besar

    berturut-turut : Tembaga (murni), Alumunium (murni), Nikel (murni), Baja Krom

    (1%), dan Baja Karbon (0,5%) sebesar : (65, 53, 35, 32, 31) %. Saat 15 sekon

    efisiensi sirip berbahan tembaga (murni) sudah tunak, keadaan tunak tersebut

    ditunjukan dengan grafik yang mendatar.

      Dari Gambar dan Tabel 5.1.c dapat dilihat bahwa besarnya efektivitas sirip

    dari waktu ke waktu sangat dipengaruhi sifat bahan (ρ, α, cp, k). Urutan

    efektivitas sirip berbagai bahan dari yang paling besar berturut-turut: Tembaga

    (murni), Alumunium (murni), Nikel (murni), Baja Krom (1%), dan Baja Karbon

    (0,5%) sebesar : (57, 46, 30, 28, 27). Saat 15 sekon efektivitas sirip berbahan

    tembaga (murni) sudah tunak, keadaan tunak tersebut ditunjukan dengan grafik

    yang mendatar.

    5.3 Hasil Perhitungan dengan Variasi Nilai h (Koefisien Perpindahan Panas Konveksi)

      Kalor yang dilepas sirip dari waktu ke waktu dengan variasi nilai h

    (Koefisien perpindahan panas konveksi) untuk bahan Tembaga (murni),

    Alumunium (murni), Nikel (murni), Baja Krom (1%), dan Baja Karbon (0,5%)

    dari waktu ke waktu diperlihatkan pada Gambar (5.2.a, 5.2.b, 5.2.c, 5.2.d, 5.2.e).

      

    Untuk hasil penelitian dalam bentuk angka selama 10 detik pertama disajikan

    pada Tabel (5.2.a, 5.2.b, 5.2.c, 5.2.d, dan 5.2.e).

      Hubungan efisiensi dan efektivitas bahan Tembaga (murni), Alumunium

    (murni), Nikel (murni), Baja Krom (1%), dan Baja Karbon (0,5%) dari waktu ke

    waktu dapat dilihat pada Gambar (5.3.a, 5.3.b, 5.3.c, 5.3.d, 5.3.e) dan Gambar

    (5.4.a, 5.4.b, 5.4.c, 5.4.d, 5.4.e). Untuk hasil penelitian dalam bentuk angka

    selama 10 detik pertama disajikan pada Tabel (5.3.a, 5.3.b, 5.3.c, 5.3.d, dan 5.3.e)

    dan Tabel (5.4.a, 5.4.b, 5.4.c, 5.4.d, dan 5.4.e). Pada perhitungan variasi ini

    digunakan syarat batas : Tb = 50℃, Tf = 30℃, dan Ti = 35℃.

      

    Gambar 5.2.a grafik kalor yang dilepas sirip berbahan tembaga (murni) dari

    berdasarkan nilai h waktu ke waktu

      1

      6

      11

      16

      21

      26

      3

      6

      9

      12

      15 K a lo r (W a tt ) Waktu (Sekon) h=25 W⁄(m^2℃) h=50 W⁄(m^2℃) h=100 W⁄(m^2℃) h=150 W⁄(m^2℃) h=250 W⁄(m^2℃) Tabel 5.2.a tabel perbandingan kalor yang dilepas sirip dari bahan tembaga (murni) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama No.

      t (sekon)

      10 9 5,38 9,12 14,52 18,58 24,87

      

    12

      9

      6

      3

      25

      20

      15

      10

      5

      Gambar 5.2.b grafik kalor yang dilepas sirip berbahan alumunium (murni) dari berdasarkan nilai h waktu ke waktu

      11 10 5,39 9,13 14,52 18,58 24,87

      9 8 5,37 9,12 14,52 18,58 24,87

      Kalor (watt) yang Dilepas Sirip dari Bahan Tembaga (murni) Berdasarkan Nilai h h=25 (W/m 2 . o

      8 7 5,34 9,10 14,52 18,58 24,87

      7 6 5,29 9,06 14,51 18,58 24,87

      6 5 5,21 9,00 14,48 18,57 24,87

      5 4 5,07 8,86 14,42 18,55 24,87

      4 3 4,48 8,60 14,26 18,49 24,88

      3 2 4,41 8,07 13,85 18,28 24,93

      C) 1 2,12 4,24 8,48 12,73 21,21 2 1 3,69 7,02 12,77 17,56 25,10

      C) h=250 (W/m 2 . o

      C) h=150 (W/m 2 . o

      C) h=100 (W/m 2 . o

      C) h=50 (W/m 2 . o

      15 K a lo r (W a tt ) Waktu (Sekon) h=25 W⁄(m^2℃) h=50 W⁄(m^2℃) h=100 W⁄(m^2℃) h=150 W⁄(m^2℃) h=250 W⁄(m^2℃) Tabel 5.2.b tabel perbandingan kalor yang dilepas sirip dari bahan alumunium (murni) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      Gambar 5.2.c grafik kalor yang dilepas sirip berbahan nikel (murni) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu

      9 8 4,60 7,40 11,24 14,10 18,60

      12

      9

      6

      3

      25

      20

      15

      10

      5

      11 10 4,62 7,41 11,24 14,10 18,60

      10 9 4,61 7,41 11,24 14,10 18,60

      8 7 4,57 7,39 11,24 14,10 18,60

      No. t (sekon) Kalor (watt) yang Dilepas Sirip dari Bahan Alumunium (murni) Berdasarkan

      7 6 4,53 7,37 11,23 14,10 18,60

      6 5 4,46 7,33 11,23 14,10 18,61

      5 4 4,34 7,25 11,22 14,10 18,61

      4 3 4,15 7,10 11,19 14,13 18,63

      3 2 3,84 6,79 11,10 14,20 18,79

      C) 1 2,12 4,24 8,48 12,73 21,21 2 1 3,31 6,61 10,8 14,41 19,71

      C) h=250 (W/m 2 . o

      C) h=150 (W/m 2 . o

      C) h=100 (W/m 2 . o

      C) h=50 (W/m 2 . o

      Nilai h h=25 (W/m 2 . o

      15 K a lo r (W a tt ) Waktu (Sekon) h=25 W⁄(m^2℃) h=50 W⁄(m^2℃) h=100 W⁄(m^2℃) h=150 W⁄(m^2℃) h=250 W⁄(m^2℃) Tabel 5.2.c tabel perbandingan kalor yang dilepas sirip dari bahan nikel (murni)

    berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Kalor (watt) yang Dilepas Sirip dari Bahan Nikel (murni) Berdasarkan Nilai h h=25 (W/m 2 . o

      11 10 3,15 4,86 7,09 8,83 11,76

      12

      9

      6

      3

      25

      20

      15

      10

      5

      Gambar 5.2.d grafik kalor yang dilepas sirip berbahan baja krom (1%) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu

      10 9 3,12 4,86 7,11 8,83 11,77

      C) h=50 (W/m 2 . o

      9 8 3,09 4,86 7,13 8,85 11,77

      8 7 3,06 4,86 7,16 8,87 11,77

      7 6 3,01 4,86 7,21 8,92 11,79

      6 5 2,95 4,86 7,30 9,02 11,84

      5 4 2,88 4,85 7,43 9,19 11,96

      4 3 2,79 4,83 7,63 9,53 12,30

      3 2 2,66 4,79 7,94 10,16 13,20

      C) 1 2,12 4,24 8,48 12,73 21,4 2 1 2,48 4,67 8,37 11,33 15,71

      C) h=250 (W/m 2 . o

      C) h=150 (W/m 2 . o

      C) h=100 (W/m 2 . o

      15 K a lo r (W a tt ) Waktu (Sekon) h=25 W⁄(m^2℃) h=50 W⁄(m^2℃) h=100 W⁄(m^2℃) h=150 W⁄(m^2℃) h=250 W⁄(m^2℃) Tabel 5.2.d tabel perbandingan kalor yang dilepas sirip dari bahan baja krom (1%) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Kalor (watt) yang Dilepas Sirip dari Bahan Baja Krom (1%) Bersadarkan Nilai h h=25

      10 9 2,92 4,51 6,56 8,16 10,93

      

    12

      9

      6

      3

      25

      20

      15

      10

      5

      Gambar 5.2.e grafik kalor yang dilepas sirip berbahan baja karbon (0,5%) dari

      11 10 2,94 4,50 6,55 8,15 10,92

      9 8 2,89 4,52 6,59 8,18 10,93

      (W/m 2 . o

      8 7 2,86 4,53 6,64 8,21 10,94

      7 6 2,83 4,55 6,71 8,28 10,96

      6 5 2,78 4,56 6,81 8,39 11,01

      5 4 2,73 4,58 6,98 8,60 11,17

      4 3 2,66 4,60 7,22 8,98 11,54

      3 2 2,56 4,59 7,60 9,69 12,54

      C) 1 2,12 4,24 8,48 12,73 21,21 2 1 2,41 4,54 8,13 11,00 15,23

      C) h=250 (W/m 2 . o

      C) h=150 (W/m 2 . o

      C) h=100 (W/m 2 . o

      C) h=50 (W/m 2 . o

      15 K a lo r (W a tt ) Waktu (Sekon) h=25 W⁄(m^2℃) h=50 W⁄(m^2℃) h=100 W⁄(m^2℃) h=150 W⁄(m^2℃) h=250 W⁄(m^2℃) Tabel 5.2.e tabel perbandingan kalor yang dilepas sirip dari bahan baja karbon (0,5%) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Kalor (watt) yang Dilepas Sirip dari Bahan Baja Karbon (0,5%) Berdasarkan

      30

      16

      12

      8

      4

      80

      75

      70

      65

      60

      55

      50

      45

      40

      35

      Gambar 5.3.a grafik hubungan efisiensi sirip berbahan tembaga (murni) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu

      Nilai h h=25 (W/m 2 . o

      11 10 2,80 4,28 6,20 7,73 10,40

      10 9 2,79 4,29 6,22 7,74 10,41

      9 8 2,77 4,31 6,26 7,76 10,41

      8 7 2,74 4,33 6,31 7,80 10,42

      7 6 2,72 4,35 6,38 7,87 10,44

      6 5 2,68 4,38 6,50 7,99 10,50

      5 4 2,64 4,42 6,69 8,22 10,66

      4 3 2,58 4,45 6,96 8,63 11,06

      3 2 2,49 4,48 7,38 9,39 12,10

      C) 1 2,21 4,24 8,48 12,73 21,21 2 1 2,37 4,46 7,98 10,78 14,89

      C) h=250 (W/m 2 . o

      C) h=150 (W/m 2 . o

      C) h=100 (W/m 2 . o

      C) h=50 (W/m 2 . o

      20 E fi si e n si ( % ) Waktu (Sekon) h=25 W⁄(m^2℃) h=50 W⁄(m^2℃) h=100 W⁄(m^2℃) h=150 W⁄(m^2℃) h=250 W⁄(m^2℃) Tabel 5.3.a tabel perbandingan efisiensi sirip dari bahan tembaga (murni) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Efisiensi (%) yang Dihasilkan Sirip dari Bahan Tembaga (Murni) Berdasarkan

      8

      65

      77

      9

      10

      36

      44

      52

      65

      77

      9

      44

      36

      44

      52

      65

      76

      7

      8

      36

      44

      52

      52

      36

      76

      45

      16

      12

      8

      4

      70

      65

      60

      55

      50

      40

      11

      35

      30

      25

      berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu

      36 Gambar 5.3.b grafik hubungan efisiensi sirip berbahan alumunium (murni)

      44

      52

      65

      77

      10

      65

      6

      Nilai h h=25 (W/m 2 . o

      2

      63

      2

      3

      36

      42

      46

      50

      53

      1

      30

      50

      30

      30

      30

      30

      1

      C)

      C) h=250 (W/m 2 . o

      C) h=150 (W/m 2 . o

      C) h=100 (W/m 2 . o

      C) h=50 (W/m 2 . o

      58

      44

      7

      52

      36

      44

      52

      64

      75

      5

      6

      36

      44

      63

      36

      73

      4

      5

      36

      44

      51

      62

      69

      3

      4

      20 E fi si e n si ( % ) Waktu (Sekon) h=25 W⁄(m^2℃) h=50 W⁄(m^2℃) h=100 W⁄(m^2℃) h=150 W⁄(m^2℃) h=250 W⁄(m^2℃) Tabel 5.3.b tabel perbandingan efisiensi sirip dari bahan alumunium (murni) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Efisiensi (%) yang Dihasilkan Sirip dari Bahan Alumunium (Murni) Berdasarkan

      27

      9

      10

      27

      34

      40

      53

      66

      8

      9

      34

      53

      40

      53

      65

      7

      8

      27

      34

      40

      53

      66

      40

      6

      25

      

    16

      12

      8

      4

      50

      45

      40

      35

      30

      20

      34

      15

      nilai h dari waktu ke waktu

      27 Gambar 5.3.c grafik hubungan efisiensi sirip berbahan nikel (murni) berdasarkan

      34

      40

      53

      66

      10

      11

      27

      65

      7

      Nilai h h=25 (W/m 2 . o

      30

      2

      3

      28

      34

      39

      44

      47

      1

      2

      30

      49

      30

      30

      30

      1

      C)

      C) h=250 (W/m 2 . o

      C) h=150 (W/m 2 . o

      C) h=100 (W/m 2 . o

      C) h=50 (W/m 2 . o

      55

      40

      27

      52

      34

      40

      52

      64

      5

      6

      27

      34

      40

      62

      34

      4

      5

      27

      34

      40

      51

      59

      3

      4

      27

      20 E fi si e n si ( % ) Waktu (Sekon) h=25 W⁄(m^2℃) h=50 W⁄(m^2℃) h=100 W⁄(m^2℃) h=150 W⁄(m^2℃) h=250 W⁄(m^2℃) Tabel 5.3.c tabel perbandingan efisiensi sirip dari bahan nikel (murni) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Efisiensi (%) yang Dihasilkan Sirip dari Bahan Nikel (Murni) Berdasarkan Nilai h h=25

      17

      9

      10

      17

      21

      25

      35

      44

      8

      9

      21

      35

      26

      35

      44

      7

      8

      17

      21

      26

      35

      45

      25

      6

      20

      

    16

      12

      8

      4

      45

      40

      35

      30

      25

      15

      21

      berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu

      17 Gambar 5.3.d grafik hubungan efisiensi sirip berbahan baja krom (1%)

      21

      25

      35

      45

      10

      11

      17

      43

      7

      (W/m 2 . o

      30

      2

      3

      22

      27

      30

      33

      35

      1

      2

      30

      34

      30

      30

      30

      1

      C)

      C) h=250 (W/m 2 . o

      C) h=150 (W/m 2 . o

      C) h=100 (W/m 2 . o

      C) h=50 (W/m 2 . o

      38

      28

      17

      35

      22

      26

      35

      42

      5

      6

      17

      22

      27

      41

      24

      4

      5

      18

      23

      27

      35

      40

      3

      4

      19

      20 E fi si e n si ( % ) Waktu (Sekon) h=25 W⁄(m^2℃) h=50 W⁄(m^2℃) h=100 W⁄(m^2℃) h=150 W⁄(m^2℃) h=250 W⁄(m^2℃) Tabel 5.3.d tabel perbandingan efisiensi dari bahan baja krom (1%) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Efisiensi (%) yang Dihasilkan Sirip dari Bahan Baja Krom (1%) Berdasarkan

      16

      9

      10

      16

      20

      24

      32

      41

      8

      9

      20

      32

      24

      32

      41

      7

      8

      16

      20

      24

      33

      42

      23

      6

      20

      16

      12

      8

      4

      45

      40

      35

      30

      25

      15

      19

      10

      berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu

      16 Gambar 5.3.e grafik hubungan efisiensi sirip berbahan baja karbon (0,5%)

      19

      23

      32

      42

      10

      11

      16

      41

      7

      Nilai h h=25 (W/m 2 . o

      30

      2

      3

      22

      26

      29

      33

      37

      1

      2

      30

      33

      30

      30

      30

      1

      C)

      C) h=250 (W/m 2 . o

      C) h=150 (W/m 2 . o

      C) h=100 (W/m 2 . o

      C) h=50 (W/m 2 . o

      38

      27

      16

      33

      20

      24

      33

      41

      5

      6

      16

      21

      25

      40

      23

      4

      5

      17

      21

      26

      33

      39

      3

      4

      18

      20 E fi si e n si ( % ) Waktu (Sekon) h=25 W⁄(m^2℃) h=50 W⁄(m^2℃) h=100 W⁄(m^2℃) h=150 W⁄(m^2℃) h=250 W⁄(m^2℃) Tabel 5.3.e tabel perbandingan efisiensi sirip dari bahan baja karbon (0,5%) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Efisiensi (%) yang Dihasilkan Sirip dari Bahan Baja Karbon (0,5%) Berdasarkan

      8

      31

      40

      9

      10

      15

      19

      22

      31

      40

      9

      18

      15

      19

      23

      31

      39

      7

      8

      15

      19

      23

      22

      15

      39

      45

      16

      12

      8

      4

      70

      65

      60

      55

      50

      40

      11

      35

      30

      25

      berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu

      15 Gambar 5.4.a grafik hubungan efektivitas sirip berbahan tembaga (murni)

      18

      22

      31

      40

      10

      31

      6

      Nilai h h=25 (W/m 2 . o

      2

      36

      2

      3

      21

      26

      29

      32

      34

      1

      30

      26

      30

      30

      30

      30

      1

      C)

      C) h=250 (W/m 2 . o

      C) h=150 (W/m 2 . o

      C) h=100 (W/m 2 . o

      C) h=50 (W/m 2 . o

      32

      22

      7

      24

      15

      19

      23

      31

      38

      5

      6

      15

      20

      32

      17

      38

      4

      5

      16

      21

      25

      32

      37

      3

      4

      20 E fe k ti v it a s Waktu (Sekon) h=25 W⁄(m^2℃) h=50 W⁄(m^2℃) h=100 W⁄(m^2℃) h=150 W⁄(m^2℃) h=250 W⁄(m^2℃) Tabel 5.4.a tabel perbandingan efektivitas sirip dari bahan tembaga (murni) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Efektivitas yang Dihasilkan Sirip dari Bahan Tembaga (Murni) Berdasarkan

      9

      67

      9

      10

      31

      39

      45

      57

      67

      8

      31

      45

      39

      45

      57

      67

      7

      8

      31

      39

      45

      57

      39

      66

      35

      16

      12

      8

      4

      60

      55

      50

      45

      40

      30

      31

      25

      20

      berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu

      31 Gambar 5.4.b grafik hubungan efektivitas sirip berbahan alumunium (murni)

      39

      45

      57

      67

      10

      11

      57

      6

      Nilai h h=25 (W/m 2 . o

      2

      55

      2

      3

      31

      37

      40

      44

      46

      1

      27

      43

      27

      27

      27

      27

      1

      C)

      C) h=250 (W/m 2 . o

      C) h=150 (W/m 2 . o

      C) h=100 (W/m 2 . o

      C) h=50 (W/m 2 . o

      50

      38

      7

      45

      31

      39

      45

      56

      65

      5

      6

      31

      39

      55

      31

      63

      4

      5

      31

      39

      45

      54

      60

      3

      4

      20 E fe k ti v it a s Waktu (Sekon) h=25 W⁄(m^2℃) h=50 W⁄(m^2℃) h=100 W⁄(m^2℃) h=150 W⁄(m^2℃) h=250 W⁄(m^2℃) Tabel 5.4.b tabel perbandingan efektivitas sirip dari bahan alumunium (murni)

    berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Efektivitas yang Dihasilkan Sirip dari Bahan Alumunium (Murni) Berdasarkan

      23

      9

      10

      23

      29

      35

      46

      57

      8

      9

      29

      46

      35

      46

      57

      7

      8

      23

      29

      35

      46

      58

      35

      6

      20

      

    16

      12

      8

      4

      45

      40

      35

      30

      25

      15

      29

      10

      berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu

      23 Gambar 5.4.c Grafik hubungan efektivitas sirip berbahan nikel (murni)

      29

      35

      46

      58

      10

      11

      23

      57

      7

      Nilai h h=25 (W/m 2 . o

      27

      2

      3

      25

      30

      34

      38

      41

      1

      2

      27

      42

      27

      27

      27

      1

      C)

      C) h=250 (W/m 2 . o

      C) h=150 (W/m 2 . o

      C) h=100 (W/m 2 . o

      C) h=50 (W/m 2 . o

      48

      35

      23

      45

      29

      35

      46

      56

      5

      6

      23

      29

      35

      54

      30

      4

      5

      23

      29

      35

      44

      52

      3

      4

      23

      20 E fe k ti v it a s Waktu (Sekon) h=25 W⁄(m^2℃) h=50 W⁄(m^2℃) h=100 W⁄(m^2℃) h=150 W⁄(m^2℃) h=250 W⁄(m^2℃) Tabel 5.4.c tabel perbandingan efektivitas sirip dari bahan nikel (murni)

    berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Efektivitas yang Dihasilkan Sirip dari Bahan Nikel (Murni) Berdasarkan Nilai h h=25

      15

      9

      10

      15

      18

      22

      30

      39

      8

      9

      18

      30

      22

      30

      38

      7

      8

      15

      19

      23

      30

      39

      22

      6

      15

      

    16

      12

      8

      4

      40

      35

      30

      25

      20

      10

      18

      berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu

      15 Gambar 5.4.d grafik hubungan efektivitas sirip berbahan baja krom (1%)

      18

      22

      30

      39

      10

      11

      15

      38

      7

      (W/m 2 . o

      27

      2

      3

      17

      24

      26

      29

      31

      1

      2

      27

      30

      27

      27

      27

      1

      C)

      C) h=250 (W/m 2 . o

      C) h=150 (W/m 2 . o

      C) h=100 (W/m 2 . o

      C) h=50 (W/m 2 . o

      33

      25

      15

      30

      19

      23

      30

      37

      5

      6

      15

      19

      23

      36

      21

      4

      5

      15

      20

      24

      30

      35

      3

      4

      15

      20 E fe k ti v it a s Waktu (Sekon) h=25 W⁄(m^2℃) h=50 W⁄(m^2℃) h=100 W⁄(m^2℃) h=150 W⁄(m^2℃) h=250 W⁄(m^2℃) Tabel 5.4.d tabel perbandingan efektivitas sirip dari bahan baja krom (1%) berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Efektivitas yang Dihasilkan Sirip dari Bahan Baja Krom (1%) Berdasarkan Nilai h h=25

      14

      9

      10

      14

      17

      21

      28

      36

      8

      9

      17

      28

      21

      28

      36

      7

      8

      14

      17

      21

      28

      36

      21

      6

      15

      

    16

      12

      8

      4

      40

      35

      30

      25

      20

      10

      17

      berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu

      14 Gambar 5.4.e grafik hubungan efektivitas sirip berbahan baja karbon (0,5%)

      17

      20

      28

      37

      10

      11

      14

      35

      7

      (W/m 2 . o

      27

      2

      3

      19

      23

      26

      28

      30

      1

      2

      27

      29

      27

      27

      27

      1

      C)

      C) h=250 (W/m 2 . o

      C) h=150 (W/m 2 . o

      C) h=100 (W/m 2 . o

      C) h=50 (W/m 2 . o

      32

      24

      14

      29

      17

      21

      29

      35

      5

      6

      14

      18

      22

      34

      20

      4

      5

      14

      19

      23

      29

      33

      3

      4

      16

      20 E fe k ti v it a s Waktu (Sekon) h=25 W⁄(m^2℃) h=50 W⁄(m^2℃) h=100 W⁄(m^2℃) h=150 W⁄(m^2℃) h=250 W⁄(m^2℃) Tabel 5.4.e tabel perbandingan efektivitas sirip dari bahan baja karbon (0,5%)

    berdasarkan nilai h dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Efektivitas yang Dihasilkan Sirip dari Bahan Baja Karbon (0,5%) Berdasarkan

      13

      13

      16

      20

      27

      34

      7

      8

      16

      8

      20

      27

      34

      6

      7

      13

      17

      20

      9

      35

      34

      13

      

    Dari Gambar dan Tabel 5.2.a sampai 5.2.e dapat ditunjukan bahwa kalor

    yang dilepaskan sirip dari waktu ke waktu untuk berbagai bahan sangat dipengaruhi oleh besarnya nilai h (Koefisien perpindahan panas konveksi). Semakin besar nilai h (Koefisien perpindahan panas konveksi), kalor yang dilepaskan sirip semakin besar. Pada Gambar 5.2.a Grafik kalor yang dilepas sirip berbahan tembaga (murni) dari waktu ke waktu dengan variasi nilai h (Koefisien perpindahan panas konveksi) saat 15 sekon, urutan nilai kalor yang dilepas sirip dari waktu ke waktu, dari yang paling besar berturut-turut dimiliki oleh nilai h (Koefisien perpindahan panas konveksi) : (250, 150, 100, 50,

      13

      16

      19

      27

      35

      10

      11

      16

      27

      19

      27

      35

      9

      10

      13

      16

      20

      27

      5

      Nilai h h=25 (W/m 2 . o

      27

      22

      25

      28

      30

      1

      2

      27

      27

      3

      27

      27

      1

      C)

      C) h=250 (W/m 2 . o

      C) h=150 (W/m 2 . o

      C) h=100 (W/m 2 . o

      C) h=50 (W/m 2 . o

      19

      2

      6

      18

      13

      17

      21

      28

      33

      4

      5

      14

      22

      31

      28

      32

      3

      4

      15

      20

      23

      28

    5.4 Pembahasan untuk Variasi Nilai h (Koefisien perpindahan panas konveksi).

      

    25) sebesar : (24,87; 18,58; 14,52; 9,13; 5,39) Watt. Variasi nilai h

      

    (Koefisien perpindahan panas konveksi) saat 15 sekon pada kalor yang dilepas

    sirip berbahan tembaga (murni) dari waktu ke waktu yang sudah tunak ditunjukan

    dengan grafik yang mendatar.

      Dari Gambar dan Tabel 5.3.a sampai 5.3.e diketahui bahwa semakin besar

    nilai h (Koefisien perpindahan panas konveksi), maka nilai efisiensi sirip dari

    waktu ke waktu semakin kecil. Artinya besarnya efisiensi sirip dari waktu ke

    waktu dipengaruhi oleh nilai h (Koefisien perpindahan panas konveksi). Pada

    Gambar 5.3.a Grafik efisiensi sirip berbahan tembaga (murni) dari waktu ke

    waktu dengan variasi nilai h (Koefisien perpindahan panas konveksi) saat 20

    sekon, urutan efisiensi sirip dari waktu ke waktu, dari yang paling besar berturut-

    turut dimiliki oleh nilai h (Koefisien perpindahan panas konveksi) : (25, 50, 100,

    150, 250) sebesar: (77; 65; 52; 44; 36) %. Variasi nilai h (Koefisien

      ℃

    perpindahan panas konveksi) saat 20 sekon pada kalor yang dilepas sirip berbahan

    tembaga (murni) dari waktu ke waktu yang sudah tunak ditunjukan dengan grafik

    yang mendatar.

      Dari Gambar dan Tabel 5.4.a sampai 5.4.e diketahui bahwa semakin besar

    nilai h (Koefisien perpindahan panas konveksi), maka nilai efektivitas sirip dari

    waktu ke waktu semakin kecil. Artinya besarnya efisiensi sirip dari waktu ke

    waktu dipengaruhi oleh nilai h (Koefisien perpindahan panas konveksi). Pada

    Gambar 5.4.a Grafik efektivitas sirip berbahan tembaga (murni) dari waktu ke

    waktu dengan variasi nilai h (Koefisien perpindahan panas konveksi) saat 20

    sekon, urutan efektivitas sirip dari waktu ke waktu, dari yang paling besar

      

    berturut-turut dimiliki oleh nilai h (Koefisien perpindahan panas konveksi): (25,

    50, 100, 150, 250) sebesar: (67; 57; 45; 39; 31). Variasi nilai h (Koefisien

    perpindahan panas konveksi) saat 20 sekon pada kalor yang dilepas sirip berbahan

    tembaga (murni) dari waktu ke waktu yang sudah tunak ditunjukan dengan grafik

    yang mendatar.

    5.5 Hasil perhitungan dengan Variasi Nilai Suhu Dasar ( )

      Kalor yang dilepas sirip dari waktu ke waktu untuk bahan Tembaga,

    Alumunium, Nikel, Baja Krom (1%), dan Baja Karbon (0,5%) dengan variasi

    nilai (Suhu dasar sirip) dapat dilihat pada Gambar (5.5.a, 5.5.b, 5.5.c, 5.5.d,

    5.5.e). Untuk hasil penelitian dalam bentuk angka selama 10 detik pertama

    disajikan pada Tabel (5.5.a, 5.5.b, 5.5.c, 5.5.d, dan 5.5.e).

      Hubungan efisiensi dan efektivitas Tembaga, Alumunium, Nikel, Baja

    Krom (1%), dan Baja Karbon (0,5%) dari waktu ke waktu dengan variasi nilai

    (Suhu dasar sirip) dapat dilihat pada Gambar (5.6.a, 5.6.b, 5.6.c, 5.6.d, 5.6.e).

    dan Gambar (5.7.a, 5.7.b, 5.7.c, 5.7.d, 5.7.e). Untuk hasil penelitian dalam bentuk

    angka selama 10 detik pertama disajikan pada Tabel (5.6.a, 5.6.b, 5.6.c, 5.6.d, dan

    5.6.e) dan Tabel (5.7.a, 5.7.b, 5.7.c, 5.7.d, dan 5.7.e).Pada perhitungan variasi ini

      2 digunakan syarat batas : h = 50 W/m . ℃, Tf = 30℃, dan Ti = 35℃. Gambar 5.5.a grafik kalor yang dilepas sirip berbahan tembaga (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu Tabel 5.5.a tabel perbandingan kalor yang dilepas sirip dari bahan tembaga (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Kalor (watt) yang Dilepas Sirip dari Bahan Tembaga (murni) Berdasarkan

      5

      20 K a lo r (W a tt ) Waktu (Sekon)

      16

      12

      8

      4

      25

      20

      15

      10

      11 10 9,13 13,17 19,97 20,58 24,03

      Suhu Dasar (Tb) Tb=50 o C Tb=60 o C Tb=70 o C Tb=80 o C Tb=90 o C 1 4,24 4,74 5,24 5,74 6,24

      10 9 9,12 13,17 19,97 20,58 24,02

      9 8 9,12 13,16 16,96 20,57 24,02

      8 7 9,10 13,13 16,94 20,55 24,00

      7 6 9,06 13,09 16,89 20,50 23,95

      6 5 9,00 12,99 16,78 20,39 23,84

      5 4 8,86 12,79 16,54 20,12 23,57

      4 3 8,60 12,37 16,00 19,51 22,90

      3 2 8,07 11,49 14,83 18,09 21,29

      2 1 7,02 9,64 12,24 14,83 17,40

      Tb=50 ℃ Tb=60 ℃ Tb=70 ℃ Tb=80 ℃ Tb=90 ℃ Gambar 5.5.b grafik kalor yang dilepas sirip berbahan alumunium (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu Tabel 5.5.b tabel perbandingan kalor yang dilepas sirip dari bahan alumunium (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Kalor (watt) yang Dilepas Sirip dari Bahan Alumunium (murni) Berdasarkan

      5

      20 K a lo r (W a tt ) Waktu (Sekon)

      16

      12

      8

      4

      20

      15

      10

      11 10 7,41 10,67 13,74 16,65 19,43

      Suhu Dasar (Tb) Tb=50 o C Tb=60 o C Tb=70 o C Tb=80 o C Tb=90 o C 1 4,24 4,74 5,24 5,74 6,24

      10 9 7,41 10,67 13,73 16,64 19,43

      9 8 7,40 10,66 13,73 16,64 19,42

      8 7 7,39 10,65 13,71 16,62 19,41

      7 6 7,37 10,62 13,68 16,60 19,38

      6 5 7,33 10,56 13,61 16,52 19,31

      5 4 7,25 10,42 13,45 16,34 19,12

      4 3 7,10 10,15 13,09 15,93 18,67

      3 2 6,79 9,58 12,30 14,96 17,57

      2 1 6,16 8,34 10,50 12,65 14,79

      Tb=50 ℃ Tb=60 ℃ Tb=70 ℃ Tb=80 ℃ Tb=90 ℃ Gambar 5.5.c grafik kalor yang dilepas sirip berbahan nikel (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu Tabel 5.5.c tabel perbandingan kalor yang dilepas sirip dari bahan nikel (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Kalor (watt) yang Dilepas Sirip dari Bahan Nikel (murni) Berdasarkan Suhu

      4

      20 K a lo r (W a tt ) Waktu (Sekon)

      16

      12

      8

      4

      16

      12

      8

      11 10 4,86 7,01 9,08 11,08 13,02

      Dasar (Tb) Tb=50 o C Tb=60 o C Tb=70 o C Tb=80 o C Tb=90 o C 1 4,24 4,74 5,24 5,74 6,24

      10 9 4,86 6,99 9,05 11,04 12,98

      9 8 4,86 6,96 9,00 10,98 12,91

      8 7 4,86 6,93 8,94 10,90 12,81

      7 6 4,86 6,88 8,85 10,77 12,66

      6 5 4,86 6,80 8,71 10,58 12,42

      5 4 4,85 6,69 8,50 10,30 12,07

      4 3 4,83 6,52 8,20 9,86 11,51

      3 2 4,79 6,25 7,71 9,17 10,62

      2 1 4,67 5,79 6,91 8,03 9,15

      Tb=50 ℃ Tb=60 ℃ Tb=70 ℃ Tb=80 ℃ Tb=90 ℃ Gambar 5.5.d grafik kalor yang dilepas sirip berbahan baja krom (1%) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu Tabel 5.5.d tabel perbandingan kalor yang dilepas sirip dari bahan baja krom (1%) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Kalor (watt) yang Dilepas Sirip dari Bahan Baja Krom (1%) Berdasarkan

      3

      20 K a lo r (W a tt ) Waktu (Sekon)

      16

      12

      8

      4

      15

      12

      9

      6

      11 10 4,50 6,49 8,42 10,28 12,10

      Suhu Dasar (Tb) Tb=50 o C Tb=60 o C Tb=70 o C Tb=80 o C Tb=90 o C 1 4,24 4,74 5,24 5,74 6,24

      10 9 4,51 6,48 8,39 10,25 12,06

      9 8 4,52 6,46 8,35 10,19 11,99

      8 7 4,53 6,43 8,29 10,11 11,89

      7 6 4,55 6,40 8,21 10,00 11,75

      6 5 4,56 6,34 8,10 9,83 11,53

      5 4 4,58 6,26 7,93 9,58 11,21

      4 3 4,60 6,12 7,67 9,19 10,71

      3 2 4,59 5,93 7,27 8,60 9,93

      2 1 4,54 5,57 6,60 7,63 8,66

      Tb=50 ℃ Tb=60 ℃ Tb=70 ℃ Tb=80 ℃ Tb=90 ℃

      12 Tb=50 ℃

      10 Tb=60 ℃ ) tt a (W

      8 Tb=70 ℃ r lo a K

      Tb=80 ℃

      6 Tb=90 ℃

      4

      4

      8

      12

      16

      20 Waktu (Sekon) Gambar 5.5.e grafik kalor yang dilepas sirip berbahan baja karbon (0,5%) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu Tabel 5.5.e tabel perbandingan kalor yang dilepas sirip dari bahan baja karbon (0,5%) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      Kalor (watt) yang Dilepas Sirip dari Bahan Baja Karbon (0,5%) Berdasarkan o o o o o Suhu Dasar (Tb) No. t (sekon) Tb=50 C Tb=60 C Tb=70 C Tb=80 C Tb=90 C 1 4,24 4,74 5,24 5,74 6,24

      2 1 4,46 5,44 6,42 7,39 8,37

      3 2 4,48 5,74 7,00 8,25 9,51

      4 3 4,45 5,90 7,35 8,78 10,22

      5 4 4,42 6,00 7,57 9,13 10,68

      6 5 4,38 6,06 7,72 9,36 10,98

      7 6 4,35 6,10 7,82 9,51 11,18

      8 7 4,33 6,13 7,89 9,62 11,31

      9 8 4,31 6,14 7,94 9,69 11,41

      10 9 4,29 6,15 7,97 9,74 11,47

      11 10 4,28 6,16 7,99 9,78 11,51 Gambar 5.6.a grafik hubungan efisiensi sirip berbahan tembaga (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu Tabel 5.6.a tabel perbandingan efisiensi sirip dari bahan tembaga (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Efisiensi (%) yang Dihasilkan Sirip dari Bahan Tembaga (Murni)

      8

      65

      9

      10

      57

      59

      61

      63

      65

      9

      61

      57

      59

      61

      63

      65

      7

      8

      57

      59

      63

      59

      62

      40

      15 E fi si e n si ( % ) Waktu (Sekon)

      12

      9

      6

      3

      70

      60

      50

      30

      57

      20

      10

      57

      59

      61

      63

      65

      10

      11

      60

      65

      Berdasarkan Suhu Dasar (Tb) Tb=50 o C Tb=60 o C Tb=70 o C Tb=80 o C Tb=90 o C

      44

      52

      53

      55

      58

      2

      3

      42

      42

      46

      4

      50

      1

      2

      15

      16

      19

      23

      30

      1

      51

      3

      6

      56

      7

      57

      58

      60

      62

      64

      5

      6

      58

      62

      59

      61

      63

      4

      5

      55

      56

      57

      59

      Tb=50 ℃ Tb=60 ℃ Tb=70 ℃ Tb=80 ℃ Tb=90 ℃ Gambar 5.6.b grafik hubungan efisiensi sirip berbahan alumunium (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu Tabel 5.6.b tabel perbandingan efisiensi sirip dari bahan alumunium (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Efisiensi (%) yang DIhasilkan Sirip dari Bahan Alumunium (Murni)

      9

      9

      10

      46

      48

      49

      51

      53

      8

      46

      51

      48

      49

      51

      53

      7

      8

      46

      48

      53

      49

      51

      30

      15 E fi si e n si ( % ) Waktu (Sekon)

      12

      9

      6

      3

      60

      50

      40

      20

      48

      10

      46

      48

      49

      51

      53

      10

      11

      46

      49

      53

      Berdasarkan Suhu Dasar (Tb) Tb=50 o C Tb=60 o C Tb=70 o C Tb=80 o C Tb=90 o C

      38

      43

      44

      46

      49

      2

      3

      35

      36

      40

      4

      44

      1

      2

      15

      16

      19

      23

      30

      1

      42

      3

      6

      46

      7

      46

      47

      49

      50

      52

      5

      6

      47

      51

      48

      50

      52

      4

      5

      45

      46

      47

      48

      Tb=50 ℃ Tb=60 ℃ Tb=70 ℃ Tb=80 ℃ Tb=90 ℃ Gambar 5.6.c grafik hubungan efisiensi sirip berbahan nikel (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu Tabel 5.6.c tabel perbandingan efisiensi sirip dari bahan nikel (murni) berdasarkan

    suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Efisiensi (%) yang Dihasilkan Sirip dari Bahan Nikel (Murni) Berdasarkan

      15

      8

      35 33 9,00 10,98 12,91

      10

      9

      35 33 9,05 11,04 12,98

      11

      10

      35 33 9,08 11,08 13,02

      10

      20

      35 33 8,94 10,90 12,81

      25

      30

      35

      40

      3

      6

      9

      12

      15 E fi si e n si ( % ) Waktu (Sekon)

      9

      7

      Suhu Dasar (Tb) Tb=50 o C Tb=60 o C Tb=70 o C Tb=80 o C Tb=90 o C

      3

      1

      30 23 5,24 5,74 6,24

      2

      1

      33 28 6,91 8,03 9,15

      3

      2

      34 30 7,71 9,17 10,62

      4

      35 31 8,20 9,86 11,51

      8

      5

      4

      35 32 8,50 10,30 12,07

      6

      5

      35 32 8,71 10,58 12,42

      7

      6

      35 33 8,85 10,77 12,66

      Tb=50 ℃ Tb=60 ℃ Tb=70 ℃ Tb=80 ℃ Tb=90 ℃ Gambar 5.6.d grafik hubungan efisiensi sirip berbahan baja krom (1%) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu Tabel 5.6.d tabel perbandingan efisiensi sirip dari bahan baja krom (1%) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Efisiensi (%) yang Dihasilkan Sirip dari Bahan Baja Krom (1%) Berdasarkan

      9

      9

      10

      29

      29

      30

      31

      32

      8

      28

      31

      29

      30

      31

      32

      7

      8

      28

      29

      32

      30

      31

      20

      15 E fi si e n si ( % ) Waktu (Sekon)

      12

      9

      6

      3

      35

      30

      25

      15

      29

      10

      29

      29

      30

      31

      32

      10

      11

      29

      29

      33

      Suhu Dasar (Tb) Tb=50 o C Tb=60 o C Tb=70 o C Tb=80 o C Tb=90 o C

      24

      25

      26

      28

      33

      2

      3

      21

      22

      27

      4

      33

      1

      2

      15

      16

      19

      23

      30

      1

      24

      3

      6

      27

      7

      28

      28

      29

      30

      33

      5

      6

      27

      33

      28

      30

      33

      4

      5

      26

      26

      27

      29

      Tb=50 ℃ Tb=60 ℃ Tb=70 ℃ Tb=80 ℃ Tb=90 ℃

      35 Tb=50 ℃

      30 Tb=60 ℃ ) %

      25 ( si

      Tb=70 ℃ n e si

      20 fi E

      Tb=80 ℃

      15 Tb=90 ℃

      10

      4

      8

      12

      16

      20 Waktu (Sekon) Gambar 5.6.e grafik hubungan efisiensi sirip berbahan baja karbon (0,5%) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu Tabel 5.6.e tabel perbandingan efisiensi sirip dari bahan baja karbon (0,5%) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      Efisiensi (%) yang Dihasilkan Sirip dari Bahan Baja Karbon (0,5%) o o o o o Berdasarkan Suhu Dasar (Tb) No. t (sekon) Tb=50 C Tb=60 C Tb=70 C Tb=80 C Tb=90 C

      1

      30

      23

      19

      16

      15

      2

      1

      32

      26

      23

      21

      20

      3

      2

      32

      27

      25

      24

      23

      4

      3

      32

      28

      26

      25

      24

      5

      4

      32

      29

      27

      26

      25

      6

      5

      31

      29

      28

      27

      26

      7

      6

      31

      29

      28

      27

      27

      8

      7

      31

      29

      28

      28

      27

      9

      8

      31

      29

      28

      28

      27

      10

      9

      31

      29

      29

      28

      27

      11

      10

      31

      29

      29

      28

      27

      

    Gambar 5.7.a grafik hubungan efektivitas sirip berbahan tembaga (murni)

    berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu

    Tabel 5.7.a tabel perbandingan efektivitas sirip dari bahan tembaga (murni)

    berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      9

      9

      10

      50

      51

      53

      53

      57

      8

      50

      53

      51

      53

      53

      57

      7

      8

      50

      51

      53

      57

      53

      57

      30

      15 E fe k ti v it a s Waktu (Sekon)

      12

      9

      6

      3

      60

      50

      40

      20

      51

      10

      50

      51

      53

      53

      57

      10

      11

      50

      53

      6

      No. t (sekon) Efektivitas yang Dihasilkan Sirip dari Bahan Tembaga (Murni)

      40

      46

      48

      50

      2

      3

      36

      37

      38

      44

      44

      1

      2

      13

      14

      16

      20

      27

      1

      Berdasarkan Suhu Dasar (Tb) Tb=50 o C Tb=60 o C Tb=70 o C Tb=80 o C Tb=90 o C

      45

      4

      7

      50

      50

      51

      52

      53

      56

      5

      6

      49

      52

      3

      52

      55

      4

      5

      48

      49

      50

      52

      54

      Tb=50 ℃ Tb=60 ℃ Tb=70 ℃ Tb=80 ℃ Tb=90 ℃ Gambar 5.7.b grafik hubungan efektivitas sirip berbahan alumunium (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu Tabel 5.7.b tabel perbandingan efektivitas sirip dari bahan alumunium (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Efektivitas yang Dihasilkan Sirip dari Bahan Alumunium (Murni) Berdasarkan

      40

      10

      40

      42

      43

      44

      46

      8

      9

      42

      46

      43

      44

      46

      7

      8

      40

      41

      43

      9

      44

      46

      20

      15 E fe k ti v it a s Waktu (Sekon)

      12

      9

      6

      3

      50

      40

      30

      10

      43

      40

      42

      43

      44

      46

      10

      11

      40

      42

      44

      6

      Suhu Dasar (Tb) Tb=50 o C Tb=60 o C Tb=70 o C Tb=80 o C Tb=90 o C

      35

      38

      40

      42

      2

      3

      31

      32

      33

      38

      37

      1

      2

      13

      14

      16

      20

      27

      1

      37

      4

      7

      41

      40

      41

      43

      44

      46

      5

      6

      40

      42

      3

      43

      45

      4

      5

      39

      40

      41

      42

      44

      Tb=50 ℃ Tb=60 ℃ Tb=70 ℃ Tb=80 ℃ Tb=90 ℃ Gambar 5.7.c grafik hubungan efektivitas sirip berbahan nikel (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu Tabel 5.7.c tabel perbandingan efektivitas sirip dari bahan nikel (murni) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Efektivitas yang Dihasilkan Sirip dari Bahan Nikel (Murni) Berdasarkan

      25

      9 30 6,99 9,05 11,04 12,98

      11

      10 30 7,01 9,08 11,08 13,02

      10

      15

      20

      30

      8 30 6,96 9,00 10,98 12,91

      35

      3

      6

      9

      12

      15 E fe k ti v it a s Waktu (Sekon)

      10

      9

      Suhu Dasar (Tb) Tb=50 o C Tb=60 o C Tb=70 o C Tb=80 o C Tb=90 o C

      3 30 6,52 8,20 9,86 11,51

      1 27 4,74 5,24 5,74 6,24

      2

      1 29 5,79 6,91 8,03 9,15

      3

      2 30 6,25 7,71 9,17 10,62

      4

      5

      7 30 6,93 8,94 10,90 12,81

      4 30 6,69 8,50 10,30 12,07

      6

      5 30 6,80 8,71 10,58 12,42

      7

      6 30 6,88 8,85 10,77 12,66

      8

      Tb=50 ℃ Tb=60 ℃ Tb=70 ℃ Tb=80 ℃ Tb=90 ℃ Gambar 5.7.d grafik hubungan efektivitas sirip berbahan baja krom (1%) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu Tabel 5.7.d tabel perbandingan efektivitas sirip dari bahan baja krom (1%) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Efektivitas yang Dihasilkan Sirip dari Bahan Baja Krom (1%) Berdasarkan

      25

      10

      25

      25

      26

      27

      28

      8

      9

      25

      28

      26

      27

      28

      7

      8

      24

      25

      26

      9

      27

      29

      15

      15 E fe k ti v it a s Waktu (Sekon)

      12

      9

      6

      3

      30

      25

      20

      10

      26

      25

      26

      26

      27

      28

      10

      11

      25

      26

      27

      6

      Suhu Dasar (Tb) Tb=50 o C Tb=60 o C Tb=70 o C Tb=80 o C Tb=90 o C

      23

      23

      25

      29

      2

      3

      18

      19

      21

      28

      21

      1

      2

      13

      14

      16

      20

      27

      1

      22

      4

      7

      24

      24

      25

      26

      26

      29

      5

      6

      23

      25

      3

      26

      29

      4

      5

      22

      23

      24

      26

      29

      Tb=50 ℃ Tb=60 ℃ Tb=70 ℃ Tb=80 ℃ Tb=90 ℃ Gambar 5.7.e grafik hubungan efektivitas sirip berbahan baja karbon (0,5%) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu Tabel 5.7.e tabel perbandingan efektivitas sirip dari bahan baja karbon (0,5%) berdasarkan suhu dasar (Tb) dari waktu ke waktu selama 10 detik pertama

      No. t (sekon) Efektivitas yang Dihasilkan Sirip dari Bahan Baja Karbon (0,5%) Berdasarkan

      24

      10

      24

      24

      25

      26

      27

      8

      9

      24

      27

      25

      26

      27

      7

      8

      23

      24

      24

      9

      26

      27

      15

      20 E fe k ti v it a s Waktu (Sekon)

      16

      12

      8

      4

      30

      25

      20

      10

      25

      24

      24

      25

      26

      27

      10

      11

      24

      24

      25

      6

      Suhu Dasar (Tb) Tb=50 o C Tb=60 o C Tb=70 o C Tb=80 o C Tb=90 o C

      23

      22

      24

      28

      2

      3

      17

      18

      20

      28

      20

      1

      2

      13

      14

      16

      20

      27

      1

      21

      4

      7

      23

      23

      23

      24

      25

      27

      5

      6

      22

      24

      3

      25

      28

      4

      5

      21

      22

      23

      25

      28

      Tb=50 ℃ Tb=60 ℃ Tb=70 ℃ Tb=80 ℃ Tb=90 ℃

    5.6 Pembahasan untuk Variasi Nilai Suhu dasar ( )

      Dari Gambar dan Tabel 5.5.a sampai 5.5.e dapat ditunjukan bahwa kalor

    yang dilepaskan sirip dari waktu ke waktu untuk berbagai bahan, sangat

    dipengaruhi oleh besarnya nilai (Suhu dasar sirip). Semakin besar nilai

    (Suhu dasar sirip), maka kalor yang dilepaskan sirip juga semakin besar. Suhu

    dasar yang tinggi memberikan dampak distribusi suhu yang tinggi pada sirip,

    sehingga perbedaan suhu dengan suhu lingkungan sekitar sirip semakin besar.

      

    Pada Gambar 5.5.a Grafik kalor yang dilepas sirip berbahan tembaga (murni) dari

    waktu ke waktu dengan variasi nilai (Suhu dasar sirip) saat 15 sekon, urutan

    nilai kalor yang dilepas sirip dari waktu ke waktu, dari yang paling besar berturut-

    turut dimiliki oleh (Suhu dasar sirip) : (90, 80, 70, 60, 50) ℃ sebesar : (24,03;

    20,58; 16,98; 13,18; 9,13) Watt. Variasi nilai (Suhu dasar sirip) saat 15 sekon

    pada kalor yang dilepas sirip yang berbahan tembaga (murni) dari waktu ke waktu

    yang sudah tunak ditunjukan dengan grafik yang mendatar.

      Dari Gambar dan Tabel 5.6.a sampai 5.6.e Semakin besar nilai (Suhu

    dasar sirip), nilai efisiensi sirip dari waktu ke waktu semakin kecil. Artinya nilai

    efisiensi sirip dari waktu ke waktu, dipengaruhi oleh suhu dasar sirip. Pada

    Gambar 5.6.a Grafik efisiensi sirip berbahan tembaga (murni) dari waktu ke

    waktu dengan variasi nilai (Suhu dasar sirip) saat 20 sekon, urutan efisiensi

    sirip dari waktu ke waktu, dari yang paling besar berturut-turut dimiliki oleh

      ℃ sebesar : (65; 63; 61; 59; 57) %. (Suhu dasar sirip) : (90, 80, 70, 60, 50) Variasi nilai

      (Suhu dasar sirip) saat 15 sekon dari waktu ke waktu yang sudah tunak ditunjukan dengan grafik yang mendatar. Dari Gambar dan Tabel 5.7.a sampai 5.7.e Semakin besar nilai (Suhu

    dasar sirip), nilai efektivitas sirip dari waktu ke waktu semakin kecil. Artinya

    nilai efektivitas sirip dari waktu ke waktu, dipengaruhi oleh suhu dasar sirip. Pada

    Gambar 5.7.a Grafik efektivitas sirip berbahan tembaga (murni) dari waktu ke

    waktu dengan variasi nilai (Suhu dasar sirip) saat 20 sekon, mempunyai urutan

    nilai efisiensi sirip dari waktu ke waktu. Berikut urutan nilai dari yang paling

    besar berturut-turut dimiliki oleh (Suhu dasar sirip) : (90, 80, 70, 60, 50) ℃

    sebesar : (57; 55; 53; 51; 50). Variasi nilai (Suhu dasar sirip) saat 20 sekon

    dari waktu ke waktu yang sudah tunak ditunjukan dengan grafik yang mendatar.

    BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

      6.1 Kesimpulan Berdasarkan pada hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa :

      1. Besarnya laju perpindahan kalor, efisiensi dan efektivitas sirip dari waktu ke waktu dipengaruhi oleh bahan sirip. Nilai tertinggi laju aliran kalor yang dilepas sirip dimiliki bahan tembaga (murni) kemudian diikuti oleh alumunium (murni), nikel (murni), baja krom (1%), dan baja karbon (0,5%).

      2. Besarnya laju perpindahan kalor, efisiensi dan efektivitas sirip dari waktu ke waktu dipengaruhi oleh kondisi lingkungan. Semakin besar nilai perpindahan panas konveksi, semakin besar pula laju aliran kalor yang

    dilepas sirip, tetapi semakin kecil nilai efisiensi dan efektivitasnya.

      3. Besarnya laju perpindahan kalor yang dilepas sirip dipengaruhi oleh suhu dasar sirip. Semakin besar suhu dasar sirip, semakin besar pula kalor yang dilepas sirip. Namun nilai efisiensi dan efektivitas sirip besarnya tidak dipengaruhi oleh suhu dasar sirip.

      6.2 Saran

      1. Pada penelitian selanjutnya, jika diinginkan hasil perhitungan yang mendekati keadaan sebenarnya, ukuran volume kontrol diusahakan sekecil mungkin.

      2. Pada penelitian mengenai laju distribusi kalor, efisiensi dan efektivitas sirip keadaan tak tunak, dapat dikembangkan dalam kasus sirip 3 dimensi. Hal tersebut bisa dilakukan untuk mendapatkan hasil yang mendekati keadaan sebenarnya.

      3. Penelitian mengenai laju distribusi kalor, efisiensi dan efektivitas sirip keadaan tak tunak, dapat dikembangkan dengan variasi bentuk sirip yang berbeda.

      4. Pada penelitian mengenai sirip pada heatsink fan bisa memakai gabungan 2 bahan dalam 1 sirip, misalnya campuran antara tembaga dan alumunium.

      5. Peneliti juga bisa merubah bentuk dasar sirip (pipa) menjadi bentuk lingkaran dan menambahkan jumlah dasar sirip (pipa) pada sirip untuk lebih mendekati keadaan yang sebenarnya.

    DAFTAR PUSTAKA

      

    Supranto, 1991, Penelitian perpindahan panas pada metal fin sirkular, PAU

    Ilmu teknik UGM, Yogyakarta.

    Bintoro, A.N. dan Purwadi, P.K, 2006, Efektivitas Sirip Piramid Keadaan Tak

      Tunak dengan Sifat Bahan k=k(T), Prosiding Seminar Nasional Teknologi: Teknologi Bagi Masyarakat, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

      

    Purwadi, P.K, 2008, Efisiensi dan efektivitas sirip longitudinal dengan profil

    siku empat keadaan tak tunak kasus 2D, Seminar Nasional Aplikasi Sains dan Teknologi 2008: IST AKPRIND Yogyakarta.

      Holman, J.P, 1995, Perpindahan Kalor, Jakarta: Penerbit Erlangga. Falcon, Rafael, 2008, Perpindahan Kalor konduksi, FT Universitas Indonesia. www.canggihtenan.blogspot.com

Dokumen baru

Tags

Dokumen yang terkait

ANALISIS PENGARUH PANJANG DAN LUASAN SIRIP (FIN) LONGITUDINAL PROFIL PERSEGI PANJANG TERHADAP LAJU PERPINDAHAN KALOR
0
5
18
ANALISIS PERPINDAHAN KALOR PADA ALAT PENUKAR KALOR PIPA GANDA DENGAN SIRIP TEGAK BERALUR
1
4
76
ANALISIS PERPINDAHAN KALOR PADA HEAT EXCHANGER PIPA GANDA DENGAN SIRIP BERBENTUK DELTA WING.
0
0
77
PERPINDAHAN PANAS PADA SIRIP LONGITUDINAL DENGAN PROFIL TRAPEZOIDA (KASUS 1 DIMENSI KEADAAN TAK TUNAK DENGAN k = k(T)) TUGAS AKHIR - Perpindahan panas pada sirip longitudinal dengan profil trapezoida : kasus 1 dimensi keadaan tak tunak dengan k=k(T) - USD
0
0
239
PERPINDAHAN PANAS PADA SIRIP SILINDER BAHAN KOMPOSIT SATU DIMENSI KEADAAN TAK TUNAK DENGAN k = k(T)
0
0
145
PERPINDAHAN KALOR PADA SIRIP LIMAS SEGIENAM KEADAAN TAK TUNAK k = k (T)
0
0
185
PADA SIRIP 3 DIMENSI KEADAAN TAK TUNAK ” TUGAS AKHIR - Laju perpindahan kalor dan efektivitas pada sirip 3 dimensi keadaan tak tunak - USD Repository
0
0
111
DISTRIBUSI SUHU KEADAAN TAK TUNAK PADA BENDA PADAT KOMPOSIT DUA DIMENSI DENGAN SALAH SATU DARI DUA BAHANNYA BERBANGKIT ENERGI
0
0
98
DISTRIBUSI SUHU, LAJU ALIRAN KALOR, DAN EFEKTIVITAS PADA SIRIP BENDA PUTAR 1 DIMENSI KEADAAN TAK TUNAK DENGAN k = k (T)
0
0
107
PERPINDAHAN KALOR PADA BENDA PADAT KOMPOSIT DUA DIMENSI BERBANGKIT ENERGI BAGIAN LUAR PADA KEADAAN TAK TUNAK SIFAT BAHAN BERUBAH TERHADAP PERUBAHAN SUHU
0
0
151
LAJU PERPINDAHAN KALOR DAN EFEKTIVITAS SIRIP PADA KASUS 3 DIMENSI KEADAAN TAK TUNAK
0
0
87
DISTRIBUSI SUHU, LAJU PERPINDAHAN KALOR DAN EFEKTIVITAS SIRIP KERUCUT TERPOTONG DENGAN FUNGSI r = -0,1x + 0,01 (KASUS 1D) PADA KEADAAN TAK TUNAK
0
0
131
PERBANDINGAN EFISIENSI DAN EFEKTIVITAS SIRIP TAK BERLUBANG DENGAN BERLUBANG DUA PADA KASUS TIGA DIMENSI KEADAAN TAK TUNAK
0
0
121
PERBANDINGAN EFISIENSI DAN EFEKTIVITAS SIRIP TAK BERLUBANG DENGAN BERLUBANG EMPAT PADA KASUS DUA DIMENSI KEADAAN TAK TUNAK Tugas Akhir Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat Memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin
0
0
123
PERPINDAHAN KALOR PADA PAN MOULD HOSTI KASUS TIGA DIMENSI KEADAAN TAK TUNAK
0
0
213
Show more