BAB IV KONVEKSI PAKSA ALIRAN UDARA PIPA HORIZONTAL

Transkripsi

1 BAB IV KONVEKSI PAKSA ALIRAN UDARA PIPA HORIZONTAL 4.1 PENDAHULUAN Cara perpindahan panas konveksi erat kaitannya dengan gerakan atau aliran fluida. Salah satu segi analisa yang paling penting adalah mengetahui apakah aliran fluida tersebut laminar atau turbulen. Dalam aliran laminar, aliran dari garis aliran (streamline) bergerak dalam lapisan-lapisan, dengan masing-masing partikel fluida mengikuti lintasan yang lancar serta malar (kontiniu). Partikel fluida tersebut tetap pada urutan yang teratur tanpa saling mendahului. Sebagai kebalikan dari gerakan laminar, gerakan partikel fluida dalam aliran turbulen berbentuk zig-zag dan tidak teratur. Kedua jenis aliran ini memberikan pengaruh yang besar terhadap perpindahan panas konveksi. Konveksi terjadi pada dua peristiwa yaitu konveksi paksa dan konveksi alami. Konveksi paksa terjadi karena terjadinya percepatan konveksi yang dibantu oleh alat tambahan. Sedangkan konveksi alami terjadi dengan sendirinya tanpa alat bantu apapun. Konveksi paksa pada umumnya digunakan untuk mempercepat suatu pendinginan pada aliran panas yang terjadi pada suatu peristiwa. ( eksi) 4.2 DASAR TEORI Konveksi adalah perpindahan kalor yang disertai dengan perpindahan partikel-partikelnya. Konveksi adalah proses perpindahan kalor dari satu bagianfluida kebagian lain fluida oleh pergerakan fluida itu sendiri. konveksi terjadikarena perbedaan massa jenis dan konveksi hanya terjadi pada zat cair dan gas.untuk menyelidiki perpindahan kalor secara mengalir, digunakan alat

2 konveksiair dan alat konveksi udara. Proses perpindahan kalor secara konveksi dibedakanmenjadi dua yaitu konveksi alamiah dan konveksi paksa. Konveksi alamiahadalah perpindahan kalor yang terjadi secara alami, contoh: pemanasan air. Pada pemanasan air, massa jenis air yang dipanasi mengecil sehingga air yang panasnaik digantikan air yang massa jenisnya lebih besar.konveksi paksa adalah konveksi yang terjadi dengan sengaja (dipaksakan),contoh: pada sistem pendingin mesin mobil. Peristiwa konveksi dapat dijumpai pada contoh berikut: (1).Lampu minyak dan sirkulasi udara diruang tamu (2).Cerobong asap pabrik dan cerobong asap dapur (3).Terjadinya angin daratmaupun angin laut (faculty.petra.ac.id/herisw/fisika1/13- kalor.doc) Pengetahuan Umum Konveksi Paksa Perpindahan kalor secara konveksi paksa terjadi karena adanya pengaruh dari luar/paksaan yang memaksa fluida untuk mengalir sesuai dengan arah yang dipaksakan. Contohnya : Pendinginan kendaraan bermotor dimana kalor yang ditimbulakan dalam bahan baker dipindahkan ke tempat lain dengan menghembuskan udara ke bagian yang panas untuk menghembuskan digunakan kipas atau kompresor. Penggunaan Hair dryer (Pengering rambut) dimana kipas menarik udara di sekitarnya dan ditiupkannya udara tersebut dengan menggunakan elemen pemanas sehingga dihasilkan arus konveksi udara panas. (Yunus A. Cengel,Heat Transfer, Hal.334) Pengertian Aliran Turbulent dan Aliran Laminar Aliran turbulent adalah aliran yang partikel fluidanya bergerak mengikuti alur yang tida beraturan baik ditinjau terhadap ruang maupun waktu. Dan pengertian

3 yang lain, aliran turbulen adalah aliran yang struktur alirannya bergerak secara acak, dimana partikel fluidanya bergerak ke segala arah Aliran laminar adalah aliran yang partikel fluidannya bergerak mengikuti alur tertentu da aliran tampak seperti gerakan serat-serat yang paralel. Dan menurut pengertian yang lain, aliran laminer adalah aliran yang strukturnya bergerak secara teratur atau halus didalam saluran. Suhu limbak (bulk-temperature) sangat penting dalam soal-soal perpindahan kalor yang melibatkan aliran dalam saluran tertutup. Suhu limbak menunjukkan energi rata-rata atau kondisi mangkuk pencampur. Jadi untuk aliran tabung seperti pada gambar 4.1, energi total yang ditambahkan dapat dinyatakan dengan beda suhu limbak : q=m.c p.(t b2 T b1 ) Ket: q = perpindahan kalor (Joule) m = massa (Kg) C p = Kalor jenis (Joule/Kg o C) T b1 = suhu limbak sisi 1( o C) T b2 = suhu limbak sisi 2( o C) (Holman, J.P. Perpindahan Kalor. Hal.251) dengan syarat c p sepanjang aliran itu tetap.

4 Gambar 4.1 Perpindahan kalor menyeluruh dinyatakan dengan beda suhu limbak (Holman, J.P. Perpindahan Kalor. Hal.252) 4.2.2Tujuan Praktikum Tujuan dari praktikum konveksi paksa aliran udara pada pipa horizontal adalah: 1. Praktikan menemukan korelasi antara bilangan Reynolds untuk menentukan kecepatan laju aliran dan bilangan Nusselt untuk mengetahui distribusi temperatur. 2. Praktikan dapat menentukan koefisien perpindahan panas secara keseluruhan untuk variasi tertentu seperti jalu aliran, temperatur udara keluar dan temperatur dinding. 3. Praktikan mampu memilih konfigurasi dengan koefisien perpindahan panas yang paling baik. 4. Praktikan mempelajari peristiwa atau fenimena perpindahan panas melalui percobaan penukar panas didalam saluran dengan jenis kawat filament. (jobsheet fenomena dasar 2012) Rumus Perhitungan konveksi paksa Rumusan konveksi paksa erat hubungannya dengan angka Reynolds (Re), Prandtl (Pr), Nusselt (Nu). Bilangan Reynolds dapat menggambarkan apakah aliran tersebut laminar atau turbulen, sedangkan bilangan Prandtl menunjukkan karakteristik termal fluida, dan bilangan Nusselt menggambarkan karakteristik proses perpindahan panas. Ketiga bilangan ini membentuk persamaan : N u d =C.R e m d. Ρ r n Ket. : Nu d = bilangan nusselt

5 Re d = biangan reynold Pr = bilangan prandtl n = 0,4(pemanasan) = 0,3(pendinginan) (Holman, J.P. Perpindahan Kalor. hal.253) Dimana C, m, dan n adalah konstanta yang harus ditentukan dari percobaan. Bilangan Reynolds mempunyai rumus sebagai berikut : Bilangan Reynold Merupakan bilangan tak berdimensi yang diperoleh dari rasio gaya inersia dengan viskositas. Bilangan Reynold digunakan untuk menentukan karakteristik suatu aliran fluida laminar atau turbulen. R e d = ρ μ m d μ Ket.: Red =bilangan reynold ρ = densitas fluida (kg/m 3 ) v = kecepatan aliran (m/s) μ = viskositas (kg/m.s) D = diameter pipa (m) Gambar 4.2Pengembangan daerah aliran lapis batas di atas plat rata. (Yunus A.,Changel. Heat Transfer A Practical Aproach. hal.339)

6 Dari rumus diatas dapat dilihat bahwa bilangan Reynolds didapat dari perbandingan gaya inersia dengan gaya viscous sistem aliran fluida. Dengan bilangan Reynolds kita dapat mengetahui apakah aliran fluida tersebut laminar atau turbulen dengan melihat batasan berikut Re 2300 Aliran laminar Re 2300 Aliran turbulen (Holman, J.P. Perpindahan Kalor. hal.195) Bilangan Prandtl Bilangan prandtl merupakan Bilangan yang digunakan sebagai perbandingan viskositas kinematik fluida terhadap difusivitas termal fluida. Viskositas kinematik memberikan informasi tentang laju difusi momentum dalam fluida dan difusitas termal memberikan informasi tentang difusi kalor dalam fluida. Ρ r= v α = μ/ ρ = c μ p k /ρ c p k Keterangan : ν =viskositas kinematis μ=viskositas dinamis (m 2 /s) (kg/m.s) c p = kalor jenis pada tekanan konstan(kj/kg o C) k =koeffisien konduktivitas termal (W/m o C) (Holman, J.P. Perpindahan Kalor. hal.213) Untuk aliran dalam pipa,seperti halnya aliran melewati plat datar profil kecepatan serupa dengan profil suhu untuk fluida yang mempunyai bilangan Prandtl satu. Bilangan Nusselt

7 Merupakan bilangan yang digunakan untuk menentukan distribusi suhu permukaan atau plat. N u d = hl k Ket:Nu d = bilangan nusselt h = koeffisien perpindahan panas kenveksi(w/m 2o C) L = panjang plat (m) K = koeffisien konduktifitas termal(w/m o C) (Holman, J.P. Perpindahan Kalor. hal.214) Selain bilangan Reynold dan Prandtl factor lain yang mempengaruhi kondisi perpindahan panas dengan cara konveksi paksa adalah ukuran lubang masuk.bila salurannya pendek (< 50 ) maka pengaruh lubang masuk menjadi lebih penting.bila fluida memasuki suatu saluran dengan kecepatan seragam maka fluida yang langsung berbatasan dengan dindingnya akan langsung berhenti bergerak.jika turbulensi aliran fluida yang masuk besar maka lapisan batas tersebut akan cepat menjadi turbulen.baik itu lapisan batas turbulen ataupun laminar,tebalnya akan meningkat sampai lapisan batas itu memenuhi seluruh saluran. Aliran Laminar berkembang penuh Pr R e d. N ud =1,86. Batasan R e d.pr D L >10 Aliran Turbulen berkembang penuh (Holman, J.P. Perpindahan Kalor. hal.255)

8 0.3( N ud =0.027.R e 0.8 d. Pr μ 0.14 μ W ) Dimana : = viskositas fluida (kg/m.s) w = viskositas dinding (kg/m.s) (Holman, J.P. Perpindahan Kalor. hal.254) Untuk aliran turbulen yang sudah jadi atau berkembang penuh (fully developed turbulent flow) dalam tabung licin, digunakan persamaan berikut : N ud = R e 0.8 d.pr n Batasan: n = 0,4 pemanas n = 0,3 pendingin 0,6 < Pr < 100 (untuk aliran turbulen yang tidak berkembang sepenuhnya di dalam tabung licin dan dengan beda suhu moderat antara dinding fluida ) (Holman, J.P. Perpindahan Kalor. hal.252) Koefisien Perpindahan Kalor h= k D N ud(w /m 2.oC) Ket : h = koefisien perpindahan kalor (W/m 2 0 C) k = konduktivitas termal (W/m 0 C) D = diameter pipa (m) N ud =bilangan Nusselt (Holman, J.P. Perpindahan Kalor. hal.212)

9 Pemanas Heater Q heater =h. 2 π. r.l (T w T b )Watt Ket : h = koefisien perpindahan kalor (W/m 2 0 C) r = jari-jari (m) L = panjang pipa (m) T w = temperatur dinding ( 0 C) T b = temperatur bulk ( 0 C) Perpindahan kalor total Q=ḿ c p (T w T b ) Ket : ḿ = massa per satuan waktu (m/kg) c p = kalor jenis pada tekanan konstan(joule/kg o C) T w = temperatur dinding ( 0 C) T b = temperatur bulk ( 0 C) (Yunus A. Cengel, Heat Transfer, Hal.422) Aplikasi Konveksi Paksa Aplikasi Konveksi Paksa Contoh aplikasi konveksi paksa antara lain: 1. Pengasapan daging

10 Gambar 4.5 Pengasapan daging (cityguide.kapanlagi.com) 2. Las Gas Gambar 4.6 Las Gas (hakikat-ilmu.blogspot.com) 3. Evaporator

11 Gambar 4.3 Evaporator (ref: Evaporator berfungsi menyerap panas dari lingkungan dan mengalirkannya secara konveksi ke refrigeran. 4. Kondenser Gambar 4.4 Kondenser (ref: Konveksi terjadi saat refrigeran membawa panas untuk dibuang ke luar. 5. Steam Pipe Steam pipe berfungsi untuk mengalirkan uap panas. Gambar 4.5 Steam Pipe (ref: pipe.jpg) Alat dan Prosedur Pengujian Bagian Bagian Alat Beserta Fungsinya

12 1. Dioda Weatstone Gambar 4.5Alat pengujian konveksi paksa. Berfungsi untuk menyearahkan arus listrik Gambar 4.6Dioda weatstone. (lab.fenomena mesin UNDIP) 2. Anemometer Berfungsi untuk mengukur kecepatan aliran udara (fluida)pada waktu awal dan suhu fluida keluar Gambar 4. Anemometer (lab.fenomena mesin UNDIP)

13 . 3. Watt meter Berfungsi untuk mengukur daya yang masuk. Gambar 4.8 Watt meter. (lab.fenomena mesin UNDIP) 4. Asbestos Berfungsi sebagai peredam panas yang akan merambat keluar melalui celah sambungan pipa Gambar 4.9Asbestos. (lab.fenomena mesin UNDIP)

14 5. Gips Berfungsi sebagai isolator supaya panas dari pipa horizontal tidak keluar ke lingkungan Gambar 4.10 Gips. (lab.fenomena mesin UNDIP) 6. Kawat Filamen Berfungsi untuk mendistribusikan panas ke pipa konveksi Gambar4.11 Kawat filament (lab.fenomena mesin UNDIP) 7. Regulator Berfungsi untuk mengatur tegangan yang dikeluarkan

15 Gambar 4.12 Regulator. (lab.fenomena mesin UNDIP) 8. Pipa Konveksi Berfungsi untuk arah aliran fluida (udara). Gambar 4.13 Pipa konveksi (lab.fenomena mesin UNDIP) 10. Thermo display Berfungsi untuk menampilkan suhu terukur pada pipa konveksi(pada 4 titik).

16 Gambar 4.14 thermo display (lab.fenomena mesin UNDIP) 11. Blower Berfungsi untuk memberi hembusan (penghembus) udara ke pipa konveksi. Gambar 4.15 Blower. (lab.fenomena mesin UNDIP) 12. Thermo kopel untuk mengukur suhu pada pipa konveksi (pada 4 titik). Fine Thermocouple Gambar 4.16 Sensor Thermokopel. (lab.fenomena mesin UNDIP)

17 Prosedur Pengujian Prosedur pengujian praktikum konveksi paksa aliran udara pipa horizontal adalah: 1. Mengeset bukaan dumper blower sampai kecepatan yang dikehendaki (variasi), dengan menggunakan alat anemometer, pengecekan dilakukan di ujung pipa. 2. Jika pengesettan laju/alir sudah ditentukan, kemudian mematikan motor blower. 3. Mencatat nilai awal posisi steady, temperatur dinding, temperatur keluar. 4. Mengeset daya pemanas 106 watt 5. Mencatat kenaikan temperatur dinding, temperatur udara keluar tiap 30 detik hingga mencapai posisi steady. 6. Setelah steady, mematikan heater kemudian menghidupkan blower sehingga akan terjadi proses penurunan temperatur. 7. Mencatat penurunan temperatur dinding, temperatur udara keluar tiap 30 detik hingga mencapai posisi steady. 8. Jika sudah tidak terjadi penurunan temperaturdinding dan temperatur keluar, maka pencatatan dihentikan 9. Mematikan motor blower. 4.3 DATA PERHITUNGAN DAN ANALISA Data Hasil Percobaan

18 No Waktu (s) Tabel4.1 Kenaikan Temperatur Suhu Dinding (Tw) Suhu Udara Keluar T1 T2 T3 T4 T rata-rata (T5) ,25 29, ,75 29, ,75 29, ,25 29, , ,75 29, ,25 29, ,5 29, ,25 29, ,5 29, ,75 29, ,5 29, ,75 30, ,25 30, ,25 30, , ,5 30, ,5 30, ,25 30, ,.5 30, ,75 30, ,75 30, ,25 30, ,5 30, ,75 30, ,25 30, ,5 30, ,5 30, , ,5 30, ,5 30, ,5 30,8

19 Tabel 4.2 Penurunan Temperatur No Waktu Suhu Dinding (Tw) Suhu Udara Keluar T1 T2 T3 T4 T rata-rata (T5) ,25 31, , ,25 32, ,75 32, , , , ,75 31, ,25 31, ,75 31, ,25 31, ,25 30, ,75 30, ,25 30, ,25 30, ,25 30, Perhitungan Contoh Perhitungan Konveksi Alami ( Tabel 4.1 No. 1 ) U m = 0,1 m/s (Laju aliran udara) Daya awal = 106 Watt L = 175 cm = 1,75 m (Panjang pipa) Dluar = 6 cm = 0,06 m (Diameter luar pipa) Ddalam = 5,6 cm = 0,056 m (Diameter dalam pipa) Tebal pipa = 0,002 m Tb = Suhu fluida Tw = Suhu dinding

20 Suhu Awal : Tabel4.3Temperatur Awal konveksi Alami T 1.1 ( o C) T 1.2 ( o C) T 1.3 ( o C) T 1.4 ( o C) T rata-rata T 1.5 ( o C) ,25 29,1 Suhu Limbak / Suhu Film T f = T w +T b 2 T f = (30,25+273)+(29,1+273) 2 T f = 303, = K 2 Dengan melihat tabel A-5 (holman) dan melakukan interpolasi didapat: ρ = kg/m 3 Tabel4.4Interpolasi temperatur dengan densitas T Ρ ,67 X Cara melakukan interpolasi : x batas bawah batasatas batas bawah = ρ x ρ b ρ a ρ b x 1,1774 0,998 1,1774 = 302,

21 x=[(( 302, ).( 0,998 1,1774 ) ) +1,1774 ] x=[ ( ( ). ( 0,1794 ) )+1,1774 ] 1,1571 x=[ 0, ,1774 ]=1,1678 Dengan cara yang sama maka diperoleh data sebagai berikut : k = 0,0264 W/m o C μ = 1,9879 x 10-5 kg/m.s μ w = 1,989 x 10-5 kg/m.s Pr = 0,7074 Angka Reynold R e d = ρ μ m d μ kg ( R e d m3) X 0,1 m s X 0,056 m = 1,9879 X 10 5 kg/m.s R e d = 0,00653 =328, ,9879 X 10 Bilangan Reynold 2300 maka Alirannya laminer Angka Nusselt Pr R e d. N ud =1,86. Dimana μ=viskositas saat T f danμ W =viskositas saat T w

22 N ud =(1,86) X (328,971 X ) 0.3 X ( ) 1,9879 X 10 5 X ( 1,989 X 10 ) 5 N ud =3,396 Koefisien perpindahan kalor konveksi h= k D.N ud 0,0264 W /m.c h= X 3,396 0,056 m Panas heater h=1,6039 W/m 2 o C Q=h.2π.r.L.(T w T b ) Q=(1,6039 ) Q=0,5676 watt W. (2 π ). (0,028 ) m. (1,75 ) m.(30,25 29,1)C m 2 C Tabel 4.5Hasil perhitungan data konveksi alami aliran pipa horizontal No Um (m/s) 1 0,1 2 0,1 3 0,1 4 0,1 Red Nud h (W/m 2 0 C) 328, , , ,52 6 3, , , , , , , , Q heater (watt) TW ( 0 C) TB ( 0 C) 0, ,25 29,1 0, ,75 29,1 1, ,75 29,2 1, ,25 29,3

23 5 0,1 326, , , , ,4 6 0,1 326, , , , ,75 29,5 7 0,1 325, , , , ,25 29,6 8 0,1 325, , , , ,5 29,7 9 0,1 324, , , , ,25 29,7 10 0,1 324, , , , ,5 29,8 11 0,1 322, , , , ,75 29,9 12 0,1 323, , , , ,5 29,5 13 0,1 323, , , , , ,1 323, , , , , ,1 323, , , , ,25 30,1 16 0,1 322, , , , ,1 17 0,1 322, , , , ,5 30,2 18 0,1 322, , , , ,5 30,2 19 0,1 321, , , , ,25 30,3 20 0,1 321, , , , ,5 30,3 21 0,1 321, , , , ,75 30,4 22 0,1 321, , , , ,75 30,4 23 0,1 320, , , , ,25 30,5 24 0,1 320, , , , ,5 30,5 25 0,1 320, , , , ,75 30,6 26 0,1 320, , , , ,25 30,6 27 0,1 319,92 3, , , ,5 30,7

24 28 0,1 29 0,1 30 0,1 31 0,1 32 0, ,92 3, , , ,5 30,7 319,59 3, , , ,7 319,20 3, , , ,5 30,8 319,20 3, , , ,5 30,8 319,20 3, , , ,5 30,8 Contoh Perhitungan Konveksi Paksa ( Tabel 4.2 No. 1 ) U m = 5,3 m/s (Laju aliran udara) Daya awal = 106 Watt L = 175 cm = 1,75 m (Panjang pipa) Dluar = 6 cm = 0,06 m (Diameter luar pipa) Ddalam = 5,6 cm = 0,056 m (Diameter dalam pipa) Tebal pipa = 0,002 m Tb = Suhu fluida Tw = Suhu dinding Suhu Awal : Tabel4.6Temperatur Awal Konveksi Paksa T 1.1 ( o C) T 1.2 ( o C) T 1.3 ( o C) T 1.4 ( o C) T rata-rata T 1.5 ( o C) ,25 31,7 Suhu Limbak / Suhu Film

25 T f = T w +T b 2 (42, )+(31,7+273) T f = 2 T f = 315,25+304,7 =309,97 2 Dengan melihat tabel A-5 (holman) dan melakukan interpolasi didapat: ρ = kg/m 3 Tabel4.7Interpolasi temperatur dengan densitas T ρ ,97 X Cara melakukan interpolasi : x batas bawah batasatas batas bawah = ρ x ρ b ρ a ρ b x 1,1774 0,998 1,1774 = 309, x=[(( 309, ).( 0, ) ) +1,1774 ] x=[ ( (0,1994 ). ( 0,1794 ) ) ] 1,07788 x=[ 0, ]=1,1422 Dengan cara yang sama maka diperoleh data sebagai berikut : k = 0,0269 W/m o C

26 μ = 2,0010 x 10-5 kg/m.s μ w = 2,0110 x 10-5 kg/m.s Pr = Angka Reynold R e d = ρ μ m d μ kg (1,0788 m3 ) X 5,3 m s X 0,056 m R e d = 2,001 X 10 5 kg/m.s R e d = 0,3390 2,001 X 10 5=16.898,397 Bilangan Reynold 2300 maka Alirannya turbulen Angka Nusselt 0.3( N ud =0.027.Re 0.8 d. Pr μ 0.14 μ W ) Dimana μ=viskositas saat T f danμ W =viskositas saat T w 0.14 N ud =(0,027) X (16.898,397) 0.8 X (0,7058) 0.3 2,0010 X 10 5 X ( 2,0110 X 10 ) 5 N ud =58,5894 Koefisien perpindahan kalor konveksi h= k D.N ud W /m.c h= m X 58,5894 h=28,3531 W/m 2 o C

27 Panas heater Q=h. 2 π. r. L.(T w T b ) W Q=(28,3531 ). (2π ). (0,028 ) m. (1,75 ) m.(42,25 31,7)C m 2 C Q=92,0468 watt No TABEL 4.8HASIL PERHITUNGAN DATA PENURUNAN TEMPERATUR KONVEKSI PAKSA ALIRAN PIPA HORISONTAL Um (m/s) 1 5,3 2 5,3 3 5,3 4 5,3 5 5,3 6 5,3 7 5,3 8 5,3 9 5,3 10 5,3 11 5,3 Red 16984, , , , , , , , , , ,25 4 Nud 58, , , , , , , , , , , h (W/m 2 o C) 28, , , , , , , , , , , Qheater (watt) Tw ( o C) Tb ( o C) 63, ,7 41, ,3 24, ,2 8, , ,8-6, ,7-1, ,2-12, ,4-11, ,3-19, ,2-23, ,7

28 12 5,3 13 5,3 14 5,3 15 5, , , , , , ,02 59, , , , , , , , , , , ,9-24, ,8-24, ,7-24, ,7-23, , GRAFIK DAN ANALISA GRAFIK a) Grafik hubungan temperature dinding dan waktu Data kenaikan temperatur Grafik hubungan temperatur dinding dengan waktu Suhu Dinding Gambar 4.15 Grafik hubungan kenaikan temperatur dinding dangan waktu

29 Analisa grafik: Grafik diatas menunjukkan hubungan kenaikan temperatur dinding terhadap waktu yang berbanding lurus walaupun pada kenyataannya garis yang terbentuk tidak linier sempurna. Maka dapat dianalisa bahwa semakin bertambahnya waktu maka semakin bertambah pula kenaikan temperatur pada dinding. Hal tersebut terjadi karena adanya perambatan panas pada heater ke dinding-dinding pipa horizontal, sehingga semakin lama waktu pemanasan temperatur pada dinding akan sama dengan temperatur heater. Peristiwa pada dinding tersebut disebut juga perpindahan panas konduksi. Data penurunan temperatur Grafik hubungan temperatur dinding dengan waktu suhu dinding Gambar 4. 16Grafik hubungan penurunantemperatur dinding dengan waktu. Analisa Grafik:

30 Grafik diatas menunjukkan hubungan penurunan temperatur dinding terhadap waktu yang berbanding terbalik secara logaritmik. Walaupun secara teoritis (ideal) akan berbanding terbalik secara linier. Penurunan temperatur tersebut dikarenakan adanya pengaruh blower sebagai pendingin yang dialirkan pada pipapipa horizontal sehingga kalor yang keluar pada dinding-dinding tersebut diserap oleh udara yang dihasilkan oleh blower. perpindahan panas tersebut disebut juga perpindahan secara konveksi (paksa). b) Grafik hubungan temperature udara keluar dan waktu Data kenaikan temperatur Grafik hubungan temperatur udara keluar temperatur udara keluar

31 Gambar 4.17Grafik Hubungan kenaikan Temperatur udara keluar dangan Analisa grafik: Waktu Grafik diatas menunjukkan hubungan kenaikan temperatur udara keluar terhadap waktu yang berbanding lurus walaupun pada kenyataannya garis yang terbentuk tidak linier sempurna. Dapat dianalisa bahwa semakin bertambahnya waktu maka semakin bertambah pula kenaikan temperatur pada dinding. Hal tersebut terjadi karena adanya perambatan panas konveksi secara alamiah dimana panas yang dihasilkan dinding pipa horizontal mengalir karena adanya gaya gravitasi (gaya apung) pada udara didalam pipa. Suhu dalam pipa lebih tinggi dari udara luar, sehingga terjadi aliran secara alamiah dari temperatur tinggi ke temperatur rendah. Bentuk grafik diatas berbentuk kasar dikarenakan : 1. Pengisolasian dengan asbes/gips kurang tebal dan merata, sehingga tujuan dari isolasi kurang maksimal. 2. Praktikan dalam mengambil data percobaan kurang teliti dan terburu-buru. 3. Dalam percobaan konveksi paksa sensor yang dipasang kurang peka terhadap perubahan suhu dan butuh kaliberasi. Data penurunan temperatur

32 Grafik hubungan temperatur udara keluar temperatur udara keluar Gambar 4. 18Grafik hubungan penurunantemperatur udara keluar dengan Analisa Grafik: waktu. Grafik diatas menunjukkan hubungan penurunan temperatur udara keluar terhadap waktu yang berbanding terbalik walaupun pada kenyataannya garis yang terbentuk tidak linier sempurna. Dapat dianalisa bahwa semakin bertambahnya waktu maka temperatur udara keluar akan semakin turun. Hal tersebut terjadi karena adanya perambatan panas konveksi secara paksa dimana panas yang dihasilkan dinding pipa horizontal mengalir karena adanya gaya paksaan (blower) pada udara didalam pipa. Suhu dalam pipa yang cukup tinggi didinginkan dengan hembusan angin blower, sehingga kalor dari udara dinding sekitar diserap dan terbawa keluar pipa horizontal. Bentuk grafik diatas berbentuk kasar dikarenakan : 1. Pengisolasian dengan asbes/gips kurang tebal dan merata, sehingga tujuan dari isolasi kurang maksimal. 2. Praktikan dalam mengambil data percobaan kurang teliti dan terburu-buru. 3. Dalam percobaan konveksi paksa sensor yang dipasang kurang peka terhadap perubahan suhu dan butuh kaliberasi.

33 4.4 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan 1. Hasil yang didapat dari percobaan a. Sampel perhitungan konveksi alami: Red = 328,971 Nud = 3,396 h = W /m T = 303,25 K T b2 = 302,1 b. Sampel perhitungan konveksi paksa: Red = ,397 Nud = 58,5894 h = 28,3531 W/m T = 315,25 K T b2 = 304,7 K 2. Korelasi bilangan Reynold dan laju kecepatan aliran dan bilangan Nusselt Bilangan Reynold berbanding lurus dengan laju kecepatan aliran,jadi semakin besar bilangan Reynold maka laju kecepatan aliran juga semakin besar,dengan batasan: Re 2300 Aliran laminar Re 2300 Aliran turbulen

34 Bilangan Reynold juga berbanding lurus dengan bilangan Nusselt yang menggambarkan karakteristik dari aliran tersebut. 3. Perpindahan panas didalam saluran pipa,dari percobaan diketahui bahwa panas mengalir pada kawat filamen, dengan bantuan blower panas berpindah dari pangkal pipa menuju ujung pipa hingga pada kondisi steady. 4. Dari percobaan diketahui bahwa koefisien perpindahan panas Saran dapat memperangarui laju aliran,serta mempengaruhi temperatur udara keluarnya,sehungga perlu ditentukan terlebih dahulu konfigurasi yang baik untuk mendesain suatu heat ex-changer. 1. Pengisolasian dengan asbes/gips harus tebal, agar tidak terjadi retak sehingga kalor tidak menyebar ke luar samping pipa. 2. Praktikan dalam mengambil data percobaan sebaiknya teliti dan tidak terburuburu agar data yang diperoleh akurat. 3. Dalam percobaan konveksi paksa sebaiknya sensor yang dipasang lebih peka terhadap perubahan suhu.