LAPORAN HASIL PENELITIAN FUNDAMENTAL JUDUL PENELITIAN

dokumen-dokumen yang mirip
KAJIAN POLA ALIRAN PENYERAP PANAS DENGAN TEKNIK SUDUT HAMBATAN 105 0

LAPORAN HASIL PENELITIAN FUNDAMENTAL JUDUL PENELITIAN

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. 2.1 Proses Perpindahan Panas Konveksi Alamiah dalam Peralatan Pengeringan

BAB II TEORI ALIRAN PANAS 7 BAB II TEORI ALIRAN PANAS. benda. Panas akan mengalir dari benda yang bertemperatur tinggi ke benda yang

BAB I PENDAHULUAN I.1.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

METODOLOGI PENELITIAN. Waktu dan Tempat Penelitian. Alat dan Bahan Penelitian. Prosedur Penelitian

Perpindahan Panas Konveksi. Perpindahan panas konveksi bebas pada plat tegak, datar, dimiringkan,silinder dan bola

Gambar 2.1 Sebuah modul termoelektrik yang dialiri arus DC. ( (2016). www. ferotec.com/technology/thermoelectric)

PENGARUH SUDUT ATAP CEROBONG TERHADAP DISTRIBUSI TEMPERATUR PADA RUANG PENGERING BERTINGKAT DAN KARAKTERISTIK PERPINDAHAN PANAS

Ditulis Guna Melengkapi Sebagian Syarat Untuk Mencapai Jenjang Sarjana Strata Satu (S1) Jakarta 2015

BAB II Dasar Teori BAB II DASAR TEORI

UJI EKSPERIMENTAL PENGARUH PERUBAHAN TEMPERATUR LORONG UDARA TERHADAP KOEFISIEN PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI PELAT DATAR

BAB II LANDASAN TEORI

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. 2.1 Proses Perpindahan Panas Konveksi Alamiah dan Peralatan Pengering

Analisis Koesien Perpindahan Panas Konveksi dan Distribusi Temperatur Aliran Fluida pada Heat Exchanger Counterow Menggunakan Solidworks

KAJI PEMANFAATKAN ENERGI MATAHARI DENGAN TEKNIK SALURAN BELOKAN TAJAM

BAB II DASAR TEORI. ke tempat yang lain dikarenakan adanya perbedaan suhu di tempat-tempat

REYNOLDS NUMBER K E L O M P O K 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Sebagai bintang yang paling dekat dari planet biru Bumi, yaitu hanya berjarak sekitar

BAB II LANDASAN TEORI

BAB IV ANALISA DAN PERHITUNGAN

Panas berpindah dari objek yang bersuhu lebih tinggi ke objek lain yang bersuhu lebih rendah Driving force perbedaan suhu Laju perpindahan = Driving

BAB IV PENGUMPULAN DAN PERHITUNGAN DATA

BAB IV ANALISA DAN PERHITUNGAN

LAPORAN TUGAS AKHIR MODIFIKASI KONDENSOR SISTEM DISTILASI ETANOL DENGAN MENAMBAHKAN SISTEM SIRKULASI AIR PENDINGIN

SIMULASI PROSES EVAPORASI BLACK LIQUOR DALAM FALLING FILM EVAPORATOR DENGAN ADANYA ALIRAN UDARA

BAB II DASAR TEORI. m (2.1) V. Keterangan : ρ = massa jenis, kg/m 3 m = massa, kg V = volume, m 3

ALIRAN FLUIDA. Kode Mata Kuliah : Oleh MARYUDI, S.T., M.T., Ph.D Irma Atika Sari, S.T., M.Eng

DAFTAR ISI. KATA PENGANTAR... i. ABSTRAK... iv. DAFTAR ISI... vi. DAFTAR GAMBAR... xi. DAFTAR GRAFIK...xiii. DAFTAR TABEL... xv. NOMENCLATURE...

Rumus bilangan Reynolds umumnya diberikan sebagai berikut:

SIMULASI NUMERIK UJI EKSPERIMENTAL PROFIL ALIRAN SALURAN MULTI BELOKAN DENGAN VARIASI SUDU PENGARAH

BAB II DASAR TEORI. 2.1 Definisi fluida

Analisis variasi jarak pembuluh terhadap unjuk kerja kondensor

II. TINJAUAN PUSTAKA

BAB II LANDASAN TEORI

TUGAS AKHIR PERCOBAAN KUALITAS ETHYLENE DAN AIR PADA ALAT PERPINDAHAN PANAS DENGAN SIMULASI ALIRAN FLUIDA

PERBANDINGAN PERPINDAHAN PANAS, EFISIENSI DAN EFEKTIVITAS PADA SIRIP 2 DIMENSI KEADAAN TAK TUNAK ANTARA SIRIP BERCELAH DENGAN SIRIP UTUH

PENDEKATAN TEORI ... (2) k x ... (3) 3... (1)

BAB II DASAR TEORI 2.1 Pasteurisasi 2.2 Sistem Pasteurisasi HTST dan Pemanfaatan Panas Kondensor

BAB II DASAR TEORI. 2.1 Definisi Fluida

BAB II KAJIAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

Aliran Turbulen (Turbulent Flow)

BAB II LANDASAN TEORI

BAB 1 PENDAHULUAN. I.1. Latar Belakang

WATER TO WATER HEAT EXCHANGER BENCH BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Tujuan Pengujian

LIGHT Vol 7 No 1, April 2014

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang

oleh : Ahmad Nurdian Syah NRP Dosen Pembimbing : Vivien Suphandani Djanali, S.T., ME., Ph.D

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

KAJIAN EXPERIMENTAL KOEFISIEN PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI DENGAN NANOFLUIDA Al2SO4 PADA HEAT EXCHANGER TIPE COUNTER FLOW

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II ALIRAN FLUIDA DALAM PIPA. beberapa sifat yang dapat digunakan untuk mengetahui berbagai parameter pada

III. METODE PENDEKATAN

RANCANG BANGUN OVEN UNTUK MENGERINGKAN TOKEK DENGAN SUMBER PANAS UDARA YANG DIPANASKAN KOMPOR LPG

ANALISA PERPINDAHAN KALOR PADA KONDENSOR PT. KRAKATAU DAYA LISTRIK

ANALISIS KEEFEKTIFAN ALAT PENUKAR KALOR TIPE SHELL AND TUBE SATU LALUAN CANGKANG DUA LALUAN TABUNG SEBAGAI PENDINGINAN OLI DENGAN FLUIDA PENDINGIN AIR

BAB IV HASIL YANG DICAPAI DAN MANFAAT BAGI MITRA

Radiasi ekstraterestrial pada bidang horizontal untuk periode 1 jam

BAB II TEORI DASAR 2.1 Perancangan Sistem Penyediaan Air Panas Kualitas Air Panas Satuan Kalor

PENGARUH KOEFISIEN PERPINDAHANKALOR KONVEKSI DAN BAHAN TERHADAP LAJU ALIRAN KALOR, EFEKTIVITAS DAN EFISIENSI SIRIP DUA DIMENSI KEADAAN TAK TUNAK

Karakteristik Perpindahan Panas dan Pressure Drop pada Alat Penukar Kalor tipe Pipa Ganda dengan aliran searah

MAKALAH PERPINDAHAN PANAS SECARA KONVEKSI

SIMULASI PROSES EVAPORASI BLACK LIQUOR DALAM FALLING FILM EVAPORATOR (FFE) DENGAN ADANYA ALIRAN UDARA DITINJAU DARI PENGARUH ARAH ALIRAN UDARA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB IV PRINSIP-PRINSIP KONVEKSI

BAB III. METODE PENELITIAN

KATA PENGANTAR. Assalamu alaikum warohmatullah wabarokatuh. dapat menyelesaikan Skripsi ini. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan

ANALISA KINERJA ALAT PENUKAR KALOR JENIS PIPA GANDA

Taufik Ramuli ( ) Departemen Teknik Mesin, FT UI, Kampus UI Depok Indonesia.

METODOLOGI PENELITIAN

PERANCANGAN DAN KONSTRUKSI INSULATION MATERIAL PADA ELEMEN PEMANASMESIN MIXER KAPASITAS 6,9 LITER DAN PUTARAN 280 Rpm

UJI EKSPERIMENTAL OPTIMASI LAJU PERPINDAHAN KALOR DAN PENURUNAN TEKANAN PENGARUH JARAK BAFFLE

Aliran Fluida. Konsep Dasar


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

II. TINJAUAN PUSTAKA A. SAMPAH

Masalah aliran fluida dalam PIPA : Sistem Terbuka (Open channel) Sistem Tertutup Sistem Seri Sistem Parlel

BAB IV EVALUASI PROTOTIPE DAN PENGUJIAN PROTOTIPE

BAB 1 PENDAHULUAN. Universitas Indonesia

PENENTUAN KORELASI EMPIRIS LOKAL PERPINDAHAN PANAS PADA BAGIAN SILINDER KONSENTRIS MODEL SUNGKUP AP1000. Nanang Triagung Edi Hermawan *

Kata Kunci : konvensional, kolektor surya, turbin ventilator

BAB III PERANCANGAN SISTEM

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I Efflux Time BAB I PENDAHULUAN

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang I.2 Rumusan Masalah I.3 Tujuan Instruksional Khusus I.4 Manfaat Percobaan

ANALISIS PENGARUH PERPINDAHAN PANAS TERHADAP KARAKTERISTIK LAPISAN BATAS PADA PELAT DATAR

Analisa Perpindahan Panas konveksi pada Kotak Rongga Vakum untuk Menyimpan Ikan

Multiple Channel Fluidity Test Castings Pengujian ini digunakan untuk mengetahui fluiditas aliran logam cair saat

Studi Numerik Pengaruh Gap Ratio terhadap Karakteristik Aliran dan Perpindahan Panas pada Susunan Setengah Tube Heat Exchanger dalam Enclosure

BAB I PENDAHULUAN. Perpindahan panas adalah ilmu untuk memprediksi perpindahan energi

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

SKRIPSI. Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi. Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik BINSAR T. PARDEDE NIM DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

ANALISA ISOLATOR PIPA BOILER UNTUK MEMINIMALISIR HEAT LOSS SALURAN PERMUKAAN PIPA UAP PADA BOILER PABRIK KRUPUK YARKASIH

Klasisifikasi Aliran:

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

TINJAUAN PUSTAKA. 2.1 Iklim Mikro Rumah Tanaman Daerah Tropika Basah

FENOMENA PERPINDAHAN LANJUT

ANALISIS FAKTOR GESEK PADA PIPA AKRILIK DENGAN ASPEK RASIO PENAMPANG 1 (PERSEGI) DENGAN PENDEKATAN METODE EKSPERIMENTAL DAN EMPIRIS TUGAS AKHIR

Transkripsi:

LAPORAN HASIL PENELITIAN FUNDAMENTAL JUDUL PENELITIAN KAJIAN KARAKTERISTIK ALIRAN DAN PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI ALAMIAH PADA SALURAN PERSEGI EMPAT BERBELOKAN TAJAM OLEH Prof. DR. Ir. Ahmad Syuhada, M. Sc Dinni Agustina, ST. Dibiayai oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Nasional Sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Hibah Penelitian Nomor: 019/SPH/PP/DPM/III/007tanggal 9 Maret 007 FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS SYIAH KUALA 007 1

Kajian Karakteristi Aliran dan Perpindahan Panas Koveksi Alamiah Pada Saluran Persegi Emat Berbelokan Tajam I. PENDAHULUAN Saluran penampang persegi empat dengan belokan tajam 180 o sering digunakan sebagai laluan aliran pada berbagai tipe peralatan termal. Medan aliran dalam saluran tersebut mempunyai suatu stuktur tiga dimensi yang kompleks, karena pemisahan aliran disebabkan oleh perubahan arah yang mendadak/tiba-tiba dari aliran didalam belokan tajam [Metzger 1984] lebih-lebih untuk aliran sekunder yang disebabkan oleh gaya sentrifugal [Johnston,1976]. Oleh karena itu laju perpindahan panas konveksi lokal untuk permukaan daerah yang kecil diharapkan tingkat perubahan secara nyata. Hampir semua riset yang telah ada, dilakukan pada aliran berkecepatan tinggi dengan perpindahan panas konveksi paksa. Yang aplikasinya untuk teknologi tinggi yang sering dirancang bangun di negara-negara maju seperti untuk saluran pendinginan dalam (internal cooling) dari turbin gas. Untuk perperpindahan panas/massa konveksi paksa masalah yang dikaji adalah bilangan Reynold (Re) untuk mendapat angka Nusselt (Nu) bagi penentuan karakteristik perpindahan panas, dan angka Sherwood (Sh) untuk pengkajian karakteristi perpindahan massa. Tetapi penggunakan pada teknologi menengah, untuk proses pendinginan dan pemanas dengan menggunakan energi pembakaran bahan bakar masih sangat minim. Untuk pemahaman yang lebih baik dari karakteristik aliran dan perpindahan panas konveksi alamiah pada saluran persegi empat dengan belokan tajam 180 o ini adalah dibutuhkan suatu pengkajian secara eksperimental dari karakteristik perpindahan panas lokal pada saluran dengan pola gerakan aliran konveksi alamiah. Lebih lanjut, dengan data hasil eksperimental yang detail akan diperoleh suatu database yang lebih baik untuk pengevaluasi dari hasil-hasil simulasi komputer. Hasil ini juga dapat digunakan pada perencanaan dari komponen-komponen penukar panas yang bertemperatur medium kebawah, seperti peratan pemanas dan pendingin. Dengan ini sebagai latar belakang, kami akan melakukan suatu studi eksperimental untuk membuat jelas pola aliran dan karakteristik perpindahan panas (massa) lokal secara detil saluran persegi empat dengan

suatu belokan tajam 180 o dibawah kondisi stasioner. Kajian pada perpindahan panas/massa konveksi alamiah adalah angka Rayleigh (Ra). Untuk mendapat distribusi Ra local maka distribusi temperatur local perlu pengukuran. sehingga karakteristik medan aliran dapat diperkirakan. Karakteristik aliran dalam saluran akibat pemanasan dapat diprediksi jika distribusi temperature di sepanjang laluan saluran terutama dibelokan dapat di data. Dengan demikian untuk kasus ini, pemanasan dan pengukuran temperatur fluida pada titik-titik tertentu yang melalui saluran uji adalah hal yang utama pada riset ini. untuk menjaga kestabilan temperatur pada objek uji, maka alat (material) pentransfer panas yang digunakan adalah pasir besi dengan sumber panas energi mata hari (surya) ataupun sumber pemanas lainnya.. Karena pergerakan fluida didalam saluran ini dikarenakan oleh gaya apung (Buoyancy Force) akibat adanya perbedaan gaya badan (Body Force) diantara partikelpartikel fluida, perbedaan ini disebabkan oleh adanya perbedaan massa jenis (density) antar partikel fuida di dalam saluran ketika pemanasan berlangsung. Maka bidang pemanas (dinding saluran) yang akan ditinjau adalah, pemanas atas, pemanas bawah, dan pemanas samping. Sedangkan pengaruh terhadap posisi saluran dengan gaya grafitasi bumi akan ditinjau dengan cara menvariasikan tata letak saluran aliran terhadap arah grafitasi. Alat ukur temperatur yang digunakan adalah thermometer dan termokopel beserta insrumen pengukurannya. Pungukuran dan pengambilan data dilakukan pada selang waktu tertentu di Laboratorium Konversi Energi, Teknik Mesin Unsyiah yang kondisi akademik dan peralatan bantu sangat mendukung pelaksanaan penelitian ini. Penelitian ini diajukan untuk tahun, untuk pemanas bawah pada tahun pertama dan pemanas atas untuk tahun kedua. Perbedaan yang mendasar antara pemanas bawah dan pemanas atas adalah tempat diletakan perangkat pemanas saluran, sehingga perangkat ujipun harus berbeda. Dengan diketahui/didata distribusi temperatur di sepanjang laluan, maka distribusi angka Rayleigh (Ra) local dapat diperkirakan, dengan demikian angka Nusselt (Nu) dapat dihitung, sehingga pola perpindahan panas konveksi bebas yang terjadi di dalam saluran dengan belokan tajam dapat dipahami. Dengan pemahaman karakteristik perpidahan panas dan aliran, perencanaan dan aplikasi jenis saluran belokan tajam pada pemanas dan pendingin dapat dioptimalkan

II. TINJAUAN PUSTAKA Pada konveksi alami, perbedaan temperatur akan terjadinya perbedaan densitas dari fluida dan akan menghasilkan perpindahan panas ke atau dari suata benda dari atau ke fluida. Berbeda dengan konveksi paksa, dimana kecepatan dari fluida ditentukan oleh gaya luar. Sedangkan gerakan fluida pada konveksi alami diakibatkan oleh kenaikan gaya apung akibat variasi temperatur dan densiti dari partikel fluida. Seperti pada konveksi paksa perpindahan fluida secara umum oleh gaya apung dapat berupa pola aliran laminer atau turbulen. Perbedaan densitas dapat dilihat sebagai suatu fungsi dari koefesien ekspansi voleume fluida β berdasarkan defenisi 1 v β ν T 1 v T v v T ρ ρ ( T T ) Pensubstitusian dalam hubungan di atas untuk ρ ~ - ρ, gaya apung menjadi ρ gβ (Ts T~) untuk suatu objek pada temperatur Ts. Pengenalan terhadap gaya apung dapat dilihat dalam bagian variabel β, g dan (Ts T~), hal ini jelas kelihatan bahwa variabelnya ada tiga macam yaitu suatu system dari karakteristik dimensi linier, L, dan sifat fluida, ρ, µ, Cp dan k harus dipakai dalam analisa dimensi. Namun pada keadaan normal daerah gravitasi adalah konstan β dan g dapat digabung menjadi suatu variabel (β g) untuk analisa dimensi. Penulisan variabel-variabel, kenaikan setiap variabel tersebut yang tidak diketahui powernya, dan pembentukan analisa dimensi, seperti yang ditunjuk pada banyak literature, juga dapat dilihat melalui parameter tiga dimensi untuk korelasi data pada pemindahan panas pada konveksi alami : λ 1 hc L NuL k Cpµ λ k λ 1 Pr βgρ ( Ts _ T) L Gr L µ 1 ρ (1) 4

Parameter pertama adalah bilangan Nusselt, parameter kedua adalah bilangan Prandt, dan paremeter ketiga disebut bilangan Grashof, GrL adalah perbandingan dari gaya apung terhadap gaya geser. Gaya apung dalam konveksi alami ditukar menjadi gaya momentum dalam konveksi paksa. Di tulis sebagai ρgρ( Ts T ) ~ adalah gaya apung per satuan volume, ( βgρ( Ts T ~) L) menjadi gaya apung persatuan luas. Sehingga perbandingan gaya apung terhadap gaya ikat adalah βg ρ( Ts T ~) L /( µ V / L). Bagaimanapun, kecepatan V adalah variabel bebas menuju ( µ / ρl), maka perbandingan gaya apung dan gaya ikat menjadi : βgρ ( Ts GrL µ T ) L Pada percobaan dasar yang berulang kali sudah diperoleh bilangan Nusselt rata-rata yang dapat dihubungkan kebilangan Grashof dan bilangan Prandt 1 dengan persamaan sebagai berikut : Nu ) () n f C( Gr f Prf () Dimana f menunjukkan bahwa semua sifat-sifat pisik harus dievaluasi pada Tf Ts + T~)/. hasilnya, GrPr, diketahui sebagai bilangan Rayleigh, Ra. Pengaruh aliran laminar dan turbulen dari kajian yang ada, pada konveksi alami aliran transisi biasanya terjadi dalam batas 10 7 < GrPr < 10 9, bergantung pada system geometric. Kajian perpindahan panas konveksi alami sangat minim jika dibandingkan dengan konveksi paksa (aliran paksa tuurbulen) Studi secara intensif pada aliran turbulen dan perpindahan panas dalam saluran dengan penampang persegi empat telah dilakukan lebih dari puluhan tahun. Pada tahap awal dari studi, penyelidikan secara riset dan numeric dilakukan pada belokan-u oleh Chang et al. (198), dengan pengukuran gerakan aliran kedua. Johnson (1988) melakukan prediksi numeric angka Nusselt untuk aliran turbulent tiga dimensi didalam saluran belokan U. Lacovides dan Launder(1988) melakukan numeric simulasi dari aliran tiga dimensi dan medan thermal dengan menggunakan model turbulent tegangan Reynold. Sedangkan Breuer dan Rodi (1994) melaporkan pengembangan teknik Large Eddy Simulasi (LES) untuk menghitung aliran turbulent di dalam belokan-u. 5