OPTIMASI DESAIN FAN PENDINGIN TERHADAP PENDINGINAN RADIATOR Okto Dinaryanto Jurusan Teknik Mesin, Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto Yogyakarta ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sejauh mana pengaruh bentuk fan terhadap unjuk kerja pendinginan radiator. Penelitian dilakukan dengan membuat variasi bentuk fan (jumlah sudu dan sudut sudu) dan variasi jarak sudu ke radiator kemudian dilakukan penelitian terhadap masing-masing variasi fan dan jaraknya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa jumlah sudu dan jarak sudu terhadap radiator sangat berpengaruh terhadap pendinginan radiator. Kata kunci: fan, sudu, radiator PENDAHULUAN Dewasa ini kebutuhan akan penghematan konsumsi bahan bakar telah menjadi isu sentral dalam bidang energi, demikian juga dalam bidang otomotif tuntutan akan disain eksterior dan interior yang aerodinamis, dimensi yang kompak dan konsumsi bahan bakar yang hemat disamping harga beli dan kemudahan dalam hal penyediaan spart part dan service menjadi satu pertimbangan sendiri bagi konsumen dalam membeli produk otomotif. Dalam hal dimensi yang kompak dan konsumsi bahan bakar dalam sebuah mobil tersebut tidak terlepas dari unjuk kerja pendinginan mesin karena apabila unjuk kerja pendinginan mesin bagus maka akan terdapat penghematan dalam konsumsi daya yang diperlukan proses pendinginan. Pada proses pendinginan mesin, peranan dimensi pompa pendinginan, dimensi fan pendingin, kecepatan pendinginan dan bentuk radiator menjadi faktor faktor penentu kinerja pendinginan mesin, dari beberapa hal tersebut diatas, penelitian mengenai pengaruh dimensi terutama jumlah sudu fan pendingin dan letak fan pendingin terhadap radiator kurang begitu mendapat perhatian. Velarde-Suare dkk. (2001) melakukan penelitian mengenai pengaruh forward-curved blades terhadap karakteristik pola aliran unsteady pada kipas angin sentrifugal menemukan bahwa bentuk simetri dari impeller berpengaruh pada kecepatan aliran dan perkembangan tingkat kebisingan pada kipas angin sentrifugal. Sirok dkk. (2001) dalam penelitiannya mengenai analisis aliran udara kipas pendingin dalam engine radial kendaraan menyatakan bahwa profil kecepatan akan lebih seragam apabila menggunakan masukan berupa corong yang telah dimodifikasi dengan menambahkan inlet rotor, hal serupa juga dipaparkan oleh Foss dkk. (2001) yang menyatakan bahwa kapasitas aliran akan meningkat sebesar 29,2 % dan efisiensi akan meningkat sebesar 6,11 % apabila masukan kipas menggunakan corong masuk. Penukar panas (heat exchanger) adalah alat yang digunakan untuk mengubah temperatur fluida dengan cara mempertukarkan panasnya dengan fluida lainnya. Penukar panas umumnya berupa peralatan dimana dua jenis fluida yang berbeda temperaturnya dialirkan didalamnya dan saling bertukar panas melalui bidang-bidang perpindahan panas atau dengan cara kontak langsung (bercampur). Kontak tersebut akan menyebabkan terjadinya proses perpindahan panas dari fluida yang bertemperatur tinggi ke fluida yang bertemperatur rendah, sehingga prinsip kerja dari penukar panas adalah mekanisme perpindahan panas dari satu fluida ke fluida yang lain. Bidang-bidang perpindahan panas tersebut umumnya berupa dinding pipa-pipa atau sirip-sirip yang dipasangkan pada pipa. Panas atau kalor yang dapat dipindahkan diantara kedua fluida tersebut, besarnya tergantung pada kecepatan aliran fluida, arah aliran, sifat-sifat fisik fluida, kondisi permukaan dan luas bidang penukar panas, serta beda temperatur diantara kedua fluida. 79
Metodologi Penelitian Persiapan Pembuatan Sample Penelitian Jumlah sudu 5 Jumlah sudu 6 Jumlah sudu 7 Sudut 30, Sudut 30, Sudut 30, Jarak sudu ke radiator 1,5 cm, 2,0 cm,2,5 cm Jarak sudu ke radiator 1,5 cm, 2,0 cm,2,5 cm Jarak sudu ke radiator 1,5 cm, 2,0 cm,2,5 cm Hasil Hasil Hasil Evaluasi HASIL DAN PEMBAHASAN Data pengaruh variasi jumlah sudu fan terhadap temperatur air radiator kendaraan Toyota Kijang 5K disusun berdasarkan baris, sedangkan pengaruh jarak pemasangan radiator digunakan pendingin air radiator disusun berdasarkan kolom. Dari data hasil pengukuran air radiator kendaraan 5K dihitung dari hasil angka atau skala nominal yang terukur pada alat Thermocouple reader. Satuan untuk harga temperatur adalah derajat celcius ( o C ) Dari histrogram dibawah ini dapat diamati bahwa semakin dekat jarak pemasangan radiator, maka efektifitas pendinginan yang dihasilkan juga semakin tinggi. Sedangkan untuk variasi jumlah sudu kipas mempunyai harga yang berbeda beda. Pada kipas dengan jumlah sudu lima, temperatur yang dihasilkan pada jarak pemasangan 1,5 cm lebih tinggi daripada jumlah sudu kipas yang lain. Pada kipas dengan jumlah sudu enam, temperatur yang dihasilkan pada jarak pemasangan radiator 2 cm lebih tinggi dari pada jumlah sudu kipas tujuh. Pada kipas dengan jumlah sudu tujuh, temperatur yang dihasilkan pada jarak pemasangan 2,5 cm lebih rendah dari pada jumlah sudu kipas yang lainnya. Hal ini menunjukkan bahwa jumlah sudu kipas mempunyai pengaruh terhadap temperatur air radiator meskipun jarak pemasangan radiator berubah-ubah.
Histogram Pengaruh Variasi Resistensi Jumlah Sudu Kipas Pendingin dan Variasi Jarak Terhadap Temperatur Air Radiator pada Mesin Toyota Kijang 5 K Temperatur Air Radiator 30 20 10 0 Sudu Kipas 5 Sudu Kipas 6 Sudu kipas 7 Variasi Jarak pemasangan 75 65 73.96 59.5.9 78.94.1 66.3.14 54.9 57.16 Kipas Sudu 5 Kipa s Sudu 6 Kipas Sudu 7 55 Variasi Jarak pemasangan radiator 45 Grafik Hubungan Pengaruh Variasi Jumlah Sudu Kipas Pendingin Dan Variasi Jarak Pemasangan Radiator Terhadap Temperatur Air Radiator Kendaraan Toyota Kijang 5k 81
Untuk fan dengan modifikasi sudut 30 derajat dapat diamati bahwa semakin dekat jarak pemasangan radiator, maka efektifitas pendinginan yang dihasilkan juga semakin tinggi. Sedangkan untuk variasi jumlah sudu kipas dan sudut fan 30 derajat mempunyai harga yang berbeda beda. Pada kipas dengan jumlah sudu lima, temperatur yang dihasilkan pada jarak pemasangan 1,5 cm lebih tinggi daripada jumlah sudu kipas yang lain. Pada kipas dengan jumlah sudu enam, temperatur yang dihasilkan pada jarak pemasangan radiator 2 cm lebih tinggi dari pada jumlah sudu kipas sudu 5. Pada kipas dengan jumlah sudu tujuh, temperatur yang dihasilkan pada jarak pemasangan 2,5 cm lebih rendah dari pada jumlah sudu kipas yang lainnya. Hal ini menunjukkan bahwa jumlah sudu kipas dan sudut kipas mempunyai pengaruh terhadap temperatur air radiator meskipun jarak pemasangan radiator berubah-ubah. Histogram Pengaruh Variasi Resistensi Jumlah Sudu Kipas dan Sudut Kipas Pendingin 30 0 dan Variasi Jarak Terhadap Temperatur Air Radiator pada Mesin Toyota Kijang 5 K Sudut Kipas 30 Temperatur Air Radiator 30 20 10 0 Sudu Kipas 5 Sudu Kipas 6 Sudu Kipas 7 Variasi Jarak pemasangan 82
75 65 69.56 55.1 46.56.7 74.54 65.74 61.94 56.5 52.76 Kipas Sudu 5 Kipa s Sudu 6 Kipas Sudu 7 55 Variasi Jarak pemasangan radiator 45 Grafik Hubungan Pengaruh Variasi Jumlah Sudu Kipas Pendingin dan sudut kipas 30 serta Variasi Jarak Pemasangan Radiator Terhadap Temperatur Air Radiator Kendaraan Toyota Kijang 5k Untuk fan dengan modifikasi sudut derajat dapat diamati bahwa semakin dekat jarak pemasangan radiator, maka efektifitas pendinginan yang dihasilkan juga semakin tinggi. Sedangkan untuk variasi jumlah sudu kipas dan sudut fan derajat mempunyai harga yang berbeda beda. Pada kipas dengan jumlah sudu lima, temperatur yang dihasilkan pada jarak pemasangan 1,5 cm lebih tinggi daripada jumlah sudu kipas yang lain. Pada kipas dengan jumlah sudu enam, temperatur yang dihasilkan pada jarak pemasangan radiator 2 cm lebih tinggi dari pada jumlah sudu 5. Pada kipas dengan jumlah sudu tujuh, temperatur yang dihasilkan pada jarak pemasangan 2,5 cm lebih rendah dari pada jumlah sudu kipas yang lainnya. Hal ini menunjukkan bahwa jumlah sudu kipas dan sudut kipas mempunyai pengaruh terhadap temperatur air radiator meskipun jarak pemasangan radiator berubah-ubah. 83
Histogram Pengaruh Variasi Resistensi Jumlah Sudu Kipas dan Sudut Kipas Pendingin 0 dan Variasi Jarak Terhadap Temperatur Air Radiator pada Mesin Toyota Kijang 5 K Sudut Kipas Temperatur Air Radiator 30 20 10 0 Sudu Kipas 5 Sudu Kipas 6 Sudu Kipas 7 Variasi Jarak pemasangan 81.04 87.3 75 75.96 68.72.18 Kipas Sudu 5 Kipa s Sudu 6 65 61.66 55.36 59.3.3 Kipas Sudu 7 55 Variasi Jarak pemasangan radiator 45 Grafik Hubungan Pengaruh Variasi Jumlah Sudu Kipas Pendingin dan sudut kipas 0 serta Variasi Jarak Pemasangan Radiator Terhadap Temperatur Air Radiator Kendaraan Toyota Kijang 5k 84
KESIMPULAN Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan bahwa jumlah sudu dan jarak fan terhadap radiator sangat berpengaruh terhadap pendinginan air radiator, terutama jumlah sudu dan bentuk modifikasi sudut sudu. DAFTAR PUSTAKA Air Velocity Measurement and Fans Characteristics, MMPE 2 Laboratory ANSI/AMCA Standard, 1996, Standard for Fans and Blowers, Air- Conditioning and Refrigeration Institute, Virginia Bleir, Frank, P., 1997,Fan Handbook, McGraw Hill Book Company, New York Foss,J.F.,Morris,S.,C.,Neal,D.R., Axial Fans Research for Automotive and Building Ventilation Applications, www. delphi. com /pdf /techpapers /2002-1207/ pdf tanggal 29 Oktober 2003 Sirok,B.,Trenc,F.,Novak,M.,Jere,F.,2000, Analysis of The Air Flow in The Radial Engine Cooling Fan of Combat Vehicle, Proc. Inst.. Mech. Engrs. Vol 215 Part D page 665-673 Toyota Training Centre. 1995. New Step 1 Training Manual: PT Toyota Astra Motor Velarde Suarez, S., Santolaria Morros, C., Ballesteros Tajadura, R., and Gonzales Perez, J., 2001, Unsteady Flow Pattern Characteristics Downstream of a Forward Curved Blades Centrifugal Fans, ASME J. Fluids Eng., Vol. 123, pp. 265, 2003, Ford Bulletin,www.flathe adv8.org/rumblest/cooling.pdf, tanggal 29 Oktober 2003