SIMULASI NUMERIK PERPINDAHAN PANAS PADA DINDING TUNGKU PEMBAKARAN LAPIS BANYAK BERONGGA UDARA DENGAN METODE BEDA HINGGA

dokumen-dokumen yang mirip
ANALISA ALIRAN FLUIDA DAN DISTRIBUSI TEMPERATUR DI SEKITAR SUMBER PANAS DI DALAM SEBUAH CAVITY DENGAN METODE BEDA HINGGA

SIMULASI NUMERIK PERPINDAHAN PANAS PADA PINTU FURNACELAPIS BANYAK MATERIAL DENGAN METODE BEDA HINGGA

SIMULASI DISTRIBUSI TEMPERATUR PADA SUATU RUANGAN BERATAP GENTENG BERBAHAN KOMPOSIT PLASTIK-KARET MENGGUNAKAN ANSYS FLUENT

PENGARUH MODIFIKASI BOUNDARY CONDITION PADA STAMP-TYPE SENSOR TERHADAP DISTRIBUSI TEMPERATUR SKRIPSI

SIMULASI PERPINDAHAN PANAS GEOMETRI FIN DATAR PADA HEAT EXCHANGER DENGAN ANSYS FLUENT

SKRIPSI. Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik. Oleh : JOKO SUPRIYANTO NIM. I

TUGAS AKHIR SIMULASI NUMERIK PERPINDAHAN PANAS KONDUKSI DUA DIMENSI PADA LAS TITIK DENGAN METODE BEDA HINGGA

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

OPTIMALISASI DESAIN TURBIN PLTA PICO- HYDRO UNTUK MENINGKATKAN EFISIENSI DAYA DENGAN BANTUAN SOFTWARE CFD DAN KONSEP REVERSE ENGINEERING

SIMULASI TURBIN AIR POROS HORISONTAL (HORIZONTAL AXIS WATER TURBINE/HAWT) DENGAN MENGGUNAKAN APLIKASI FLOW SIMULATION SOLIDWORKS SKRIPSI

STUDI EKSPERIMENTAL EFEK JUMLAH SUDU PADA TURBIN AIR BERSUMBU HORISONTAL TIPE DRAG TERHADAP PEMBANGKITAN TENAGA PADA ALIRAN AIR DALAM PIPA

STUDI TENTANG PERPINDAHAN PANAS PADA LOGAM DENGAN VARIASI NILAI BATAS AWAL MENGGUNAKAN METODE ITERASI OVER RELAKSASI GAUSS-SEIDEL TESIS

VISUALISASI DISTRIBUSI PANAS PADA DISK BRAKE SEMAR-T MENGGUNAKAN ANSYS CFX SKRIPSI

ANALISIS AERODINAMIKA PADA MOBIL SEDAN DENGAN VARIASI SUDUT DIFFUSER DAN SUDUT BOAT TAIL MENGGUNAKAN CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS)

SOLUSI ANALITIK DAN SOLUSI NUMERIK KONDUKSI PANAS PADA ARAH RADIAL DARI PEMBANGKIT ENERGI BERBENTUK SILINDER

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

PENENTUAN LAJU DISTRIBUSI SUHU DAN ENERGI PANAS PADA SEBUAH BALOK BESI MENGGUNAKAN PENDEKATAN DIFFUSION EQUATION DENGAN DEFINITE ELEMENT METHOD

Reduksi Cogging Torque Pada Motor Brushless DC Inner Rotor Buried Permanent Magnet SKRIPSI

SIMULASI NUMERIK PERPINDAHAN PANAS ALIRAN UDARA VENTILASI 2 DIMENSI DENGAN METODE BEDA HINGGA

PENGARUH PROSES PEMBUATAN INTI LILITAN TERHADAP EFISIENSI MOTOR LISTRIK DENGAN MENGGUNAKAN PEMODELAN PERANGKAT LUNAK ANSYS MAXWELL

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

PENGARUH DIAMETER SHOULDER DAN BENTUK PIN TERHADAP DISTRIBUSI TEMPERATUR PADA FRICTION STIR WELDING DENGAN MENGGUNAKAN PEMODELAN CFD TIGA DIMENSI

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

SIMULASI NUMERIK PENINGKATAN PERPINDAHAN PANAS PADA PENUKAR KALOR DENGAN RECTANGULAR- CUT TWISTED TAPE INSERT

1. BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang

INVESTIGASI KARAKTERISTIK PERPINDAHAN PANAS PADA DESAIN HELICAL BAFFLE PENUKAR PANAS TIPE SHELL AND TUBE BERBASIS COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD)

Tugas Akhir. Perancangan Hydraulic Oil Cooler. bagi Mesin Injection Stretch Blow Molding

SIMULASI NUMERIK PERPINDAHAN PANAS PADA CEROBONG SEGIEMPAT DENGAN METODE ELEMEN HINGGA DAN BEDA HINGGA

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

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 5, No. 1, (2016) ISSN: ( Print) B13

PENGARUH SUDUT KELENGKUNGAN SUDU SAVONIUS PADA HORIZONTAL AXIS WATER TURBINE TERHADAP POWER GENERATION

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

ANALISA NUMERIK TRANSFER KALOR KONVEKSI FLUIDA NANO TiO2/WATER PADA KONDISI BATAS TEMPERATUR PERMUKAAN KONSTAN

STUDI SIMULASI TENTANG PENGARUH RASIO DIAMETER DAN JUMLAH SUDU TERHADAP PERFORMA TURBIN ANGIN CROSS FLOW DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ANSYS FLUENT

PENGUKURAN KONDUKTIVITAS TERMAL LOGAM DENGAN METODE TRANSIEN

ANALISIS KARAKTERISTIK AERODINAMIKA SEMI TRAILER TRUCK DENGAN MODIFIKASI VORTEX TRAP MENGGUNAKAN CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS)

PENGARUH VARIASI KETEBALAN CORE KOMPOSIT SANDWICH rhdpe DAN CANTULA TERHADAP KEKUATAN BENDING DAN DESAK

SKRIPSI. Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik. Oleh: INDRA WIJAYA NIM. I

TUGAS AKHIR ANALISA THERMAL ROOFING MENGGUNAKAN VARIASI MATERIAL ATAP DAN WARNA MATERIAL ATAP PADA SUDUT 45 KE ARAH TIMUR

Kata Kunci :konveksi alir bebas; viskos-elastis; bola berpori 1. PENDAHULUAN

ANALISA PERPINDAHAN KALOR PADA KONDENSOR PT. KRAKATAU DAYA LISTRIK

Simulasi Numerik Aliran Fluida pada Permukaan Peregangan dengan Kondisi Batas Konveksi di Titik-Stagnasi

TUGAS AKHIR STUDI WINGLET NACA 2409 MENGGUNAKAN COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC (CFD)

PENYELESAIAN PERSAMAAN SCHRODINGER TIGA DIMENSI UNTUK POTENSIAL NON-SENTRAL ECKART DAN MANNING- ROSEN MENGGUNAKAN METODE ITERASI ASIMTOTIK

ANALISA BAHAN ISOLASI PIPA SALURAN UAP PANAS PADA BOILER UNTUK MEMINIMALISASI HEAT LOSS. Muntolib**) dan Rusdiyantoro*)

APLIKASI METODE CELLULAR AUTOMATA UNTUK MENENTUKAN DISTRIBUSI TEMPERATUR KONDISI TUNAK

MOTTO. Barang siapa keluar untuk mencari ilmu maka dia berada di jalan Allah (H.R. Turmudzi)

SIMULASI ALIRAN PANAS PADA SILINDER YANG BERGERAK. Rico D.P. Siahaan, Santo, Vito A. Putra, M. F. Yusuf, Irwan A Dharmawan

TUGAS AKHIR. Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 2, (2014) ISSN: ( Print) B-192

STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH PITCH

UJI EKSPERIMENTAL PENGARUH SUDU PENGARAH ALIRAN (GUIDE VANE) TERHADAP DAYA PADA TURBIN SAVONIUS SKRIPSI

RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN MESIN PENGERING KAYU PORTABEL DENGAN BAHAN BAKAR BRIKET GERGAJI UNTUK PENGRAJIN HANDICRAFT di SURAKARTA

OPTIMASI PENGGUNAAN AIR CONDITIONER (AC) PADA SUATU RUANGAN DENGAN METODE ELEMEN HINGGA SKRIPSI LAMTIUR SIMBOLON

ANALISA PENGARUH PENAMBAHAN MG PADA KOMPOSIT MATRIKS ALUMINIUM REMELTING

BAB I PENDAHULUAN I.1.

PERNYATAAN. Yogyakarta, 17 Agustus Immawan Wahyudi Ahyar. iii

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

SIMULASI ALIRAN UDARA 3D PADA COMBUSTION CHAMBER ENGINE GE.J47-GE-17 DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE FLUENT. Skripsi. Sarjana Strata 1 (S1)

SKRIPSI. Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik. Oleh: INDRA SETYAWAN NIM. I

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

KARYA AKHIR PERANCANGAN MODEL ALAT PENGERING KUNYIT

RANCANG BANGUN HEAT EXCHANGER TUBE NON FIN SATU PASS, SHELL TIGA PASS UNTUK MESIN PENGERING EMPON-EMPON

ANALISIS SPEKTRUM ENERGI DAN FUNGSI GELOMBANG

Simulasi Konduktivitas Panas pada Balok dengan Metode Beda Hingga The Simulation of Thermal Conductivity on Shaped Beam with Finite Difference Method

ANALISA PENGARUH FRAKSI MASSA PENGUAT SiO 2 TERHADAP KEKUATAN IMPAK DAN STRUKTUR MIKRO PADA KOMPOSIT MATRIK ALUMINIUM MENGGUNAKAN METODE STIR CASTING

ANALISIS DAN SIMULASI DISTRIBUSI TEMPERATUR RUANGAN BERDASARKAN BENTUK ATAP MENGGUNAKAN FINITE DIFFERENCE METHOD BERBASIS PYTHON

LAPORAN TUGAS AKHIR. Disusun Untuk Memenuhi Tugas dan Syarat-syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik (S1) Jurusan Teknik Mesik Fakultas Teknik

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 5 No. 2 (2016) ISSN: ( Print) B-659

HASIL DAN PEMBAHASAN

UNIVERSITAS BINA NUSANTARA PERANCANGAN PROGRAM APLIKASI PERAMBATAN PANAS PADA KULIT DENGAN MENGGUNAKAN LASER UNTUK APLIKASI TERAPI KANKER.

SIDANG TUGAS AKHIR FITRI SETYOWATI Dosen Pembimbing: NUR IKHWAN, ST., M.ENG.

PENGARUH VARIASI TEKANAN KOMPAKSI TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO PADA PEMBUATAN SOFT MAGNETIC DARI SERBUK BESI

Karena sesungguhnya setelah kesulitan itu ada kemudahan. Sesungguhnya setelah kesulitan itu ada kemudahan. (Q.S.Al Insyirah : 5-6)

EVALUASI PELAKSANAAN ANGGARAN BELANJA PADA BAGIAN PEREKONOMIAN SEKRETARIAT DAERAH (SETDA) KOTA SURAKARTA TAHUN

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

SIMULASI NUMERIK ALIRAN 3D UNTUK KONDISI QUASI STEADY DAN UNSTEADY PADA TURBIN UAP AKSIAL

Tugas Sarjana Bidang ADI SUMANTO L2E JURUSAN

SIMULASI NUMERIK POLA DISTRIBUSI SUHU PADA PLAT LOGAM DENGAN METODE BEDA HINGGA

KECEPATAN ALIRAN FLUIDA SISKO PADA KEADAAN STEADY DALAM PIPA DENGAN POSISI MIRING SKRIPSI. Oleh Prisko Nur Hidayat NIM

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

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

MODEL MATEMATIKA DENGAN SYARAT BATAS DAN ANALISA ALIRAN FLUIDA KONVEKSI BEBAS PADA PELAT HORIZONTAL. Leli Deswita 1)

TUGAS AKHIR STUDI PERENCANAAN UNTUK PERFORMANCE SPOILER MCX-1 SP DAN MCX-2 SP PADA KENDARAAN TRUK DENGAN METODE COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC (CFD)

ANALISA PENGARUH VISKOSITAS OLI MIL-PRF-23699F AKIBAT GAYA GESEK TERHADAP KINERJA BANTALAN GELINDING PADA TURBIN ENGINE PT6A-62

SOLUSI PERSAMAAN LAPLACE MENGGUNAKAN METODE CRANK-NICHOLSON SKRIPSI

STUDI KOMPUTASIONAL NACA 2412 PADA VARIASI SUDUT PENGGUNAAN SINGLE SLOTTED FLAP DAN FIXED SLOT DENGAN SOFTWARE FLUENT

PENGUJIAN KOLEKTOR SURYA PLAT DATAR UNTUK PEMANAS AIR LAUT DENGAN MEMBANDINGKAN PERFORMANSI KACA SATU DENGAN KACA BERLAPIS KETEBALAN 5MM SKRIPSI

Solusi Persamaan Laplace Menggunakan Metode Crank-Nicholson. (The Solution of Laplace Equation Using Crank-Nicholson Method)

BAB II LANDASAN TEORI

STUDI PERPINDAHAN PANAS DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM KOORDINAT SEGITIGA

BAB III ANALISA KONDISI FLUIDA DAN PROSEDUR SIMULASI

ANALISIS PENGARUH PERPINDAHAN PANAS TERHADAP KARAKTERISTIK LAPISAN BATAS PADA PELAT DATAR

SIMULASI CFD PERSAMAAN NAVIER STOKES UNTUK ALIRAN FLUIDA TUNAK LAMINAR DI ANTARA PLAT SEJAJAR SKRIPSI AZMAH DINA TELAUMBANUA

ANALISA THERMOGRAVIMETRY PROSES PEMBAKARAN LIMBAH PERTANIAN

ANALISA DYNAMIC OF HANDLING KENDARAAN REVERSE TRIKE DITINJAU DARI PERGESERAN CENTRE OF GRAVITY (CG) SKRIPSI

ANALISIS EKSPERIMENTAL PENGARUH RASIO OVERLAP SUDU TERHADAP UNJUK KERJA SAVONIUS HORIZONTAL AXIS WATER TURBINE SKRIPSI

ABSTRACT. i Universitas Kristen Maranatha

PENDUGA RASIO PADA PENGAMBILAN SAMPEL ACAK SEDERHANA MENGGUNAKAN KOEFISIEN REGRESI, KURTOSIS, DAN KORELASI

Disusun Oleh: Rahmad Afandi M

Transkripsi:

SIMULASI NUMERIK PERPINDAHAN PANAS PADA DINDING TUNGKU PEMBAKARAN LAPIS BANYAK BERONGGA UDARA DENGAN METODE BEDA HINGGA SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Oleh: SAIFUL AHMAD NIM. I0409047 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015

HALAMAN PENGESAHAN SIMULASI NUMERIK PERPINDAHAN PANAS PADA DINDING TUNGKU PEMBAKARAN LAPIS BANYAK BERONGGA UDARA DENGAN METODE BEDA HINGGA Disusun oleh Saiful Ahmad NIM. I0409047 Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Eko Prasetyo B., S.T., M.T. NIP. 197109261999031002 Purwadi Joko Widodo, S.T., M.Kom. NIP. 197301261997021001 Telah dipertahankan di hadapan Tim Dosen Penguji pada hari Rabu tanggal 1 Juli 2015 1. Tri Istanto, S.T., M.T. NIP. 197308202000121001... 2. Prof. Muhammad Nizam, S.T., M.T., Ph.D. NIP. 197007201999031001... 3. Sukmaji Indro Cahyono, S.T., M.Eng. NIP. 198308182014041001... Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Mesin Koordinator Tugas Akhir Dr. Eng. Syamsul Hadi, S.T., M.T. Dr. Nurul Muhayat, S.T., M.T. NIP. 197106151998021002 NIP. 197003231998021001 ii

MOTTO DAN PERSEMBAHAN MOTTO Jika kamu menolong agama Allah, niscaya Allah akan menolongmu dan meneguhkan kedudukanmu (Al Qur an Muhammad : 7) Whether you have a Maruti or a BMW, the road remains the same. Whether you travel economy class or business, your destination doesn t change. Whether you have a Titan or a Rolex, the time is the same. Whether you have Apple, Samsung or Lava, people who call you remain the same. There is nothing wrong in dreaming a luxurious life. What needs to be taken care of is to not let the NEED become GREED. Because needs can be always be met, but greed can never be fulfilled (Rajinikanth) PERSEMBAHAN Karya ini kupersembahkan untuk: 1. Ibu dan Ayahku tercinta yang telah mencurahkan cinta dan kasih sayang selama hidup anakmu 2. Abdul Azis adikku satu-satunya, semoga tercapai cita-citamu 3. Dzurriyah Muslihah atas unconditional love yang telah kau berikan selama ini iii

ABSTRAK SAIFUL AHMAD, Komputasi Perpindahan Panas, Simulasi Numerik Perpindahan Panas pada Dinding Tungku Pembakaran Lapis Banyak Berongga Udara dengan Metode Beda Hingga Simulasi numerik perpindahan panas pada dinding tungku pembakaran lapis banyak berongga udara digunakan untuk mengetahui distribusi temperatur dan pola aliran udara pada dinding tungku pembakaran dengan kondisi batas isotermal dan adiabatik. Simulasi dilakukan dalam dua dimensi kondisi tidak tunak. Metode ADI (Alternating Directional Implicit) digunakan untuk mendiskritisasi persamaan atur konduksi dan konveksi alami pada dinding tungku pembakaran. Algoritma Thomas digunakan untuk untuk menghitung distribusi temperatur dan pola aliran udara pada dinding tungku pembakaran. Hasil penelitian ini divalidasi dengan membandingkan hasil yang didapatkan dengan data yang tersedia dalam literatur. Data hasil penelitian menunjukkan kesesuaian yang baik dengan data yang ada dalam literatur. Material penyusun dinding tungku pembakaran yang mempunyai konduktivitas termal paling kecil adalah udara sebesar 0,05298 W/m.K. Ketebalan lapisan udara sebesar 0,05 m mempunyai kapasitas isolasi paling baik dengan nilai koefisien perpindahan panas konveksi rata-rata sebesar 0,109 W/m 2 K. Kata kunci : beda hingga, dinding tungku pembakaran, konduksi, konveksi alami, perpindahan panas, iv

ABSTRACT SAIFUL AHMAD, Computational of Heat Transfer, Numerical Simulation of Heat Transfer on the Furnace Multilayer Wall with Cavity using Finite Difference Method. Numerical simulation of heat transfer on the furnace multilayer wall with cavity is used to find out the temperature distribution and the air flow pattern on the furnace wall with isothermal and adiabatic boundary condition. This work is a two dimensional unsteady state problem. The ADI (Alternating Directional Implicit) method is used to discretize for conduction and natural convection heat transfer equation within the furnace wall. The Thomas Algorithm is used to compute the temperature distribution and the air flow pattern on the wall. The present method is validated by comparing its numerical results with available data in the literature. Numerical results of the present method has good suitability with available data in the literature. The component material of furnace wall which has the smallest thermal conductivity is air of 0,05298 W/m.K. The air layer thickness of 0,05 m has the best insulation capacity with average coefficient of convection heat transfer of 0,109 W/m 2 K. Keywords : conduction, finite difference, furnace wall, heat transfer, natural convection v

KATA PENGANTAR Segala puji bagi Allah, satu-satunya tuhan yang berhak disembah, yang telah melimpahkan rahmat dan pertolongan-nya sehingga penulis dapat melaksanakan dan menyelesaikan Skripsi Simulasi Numerik Perpindahan Panas pada Dinding Tungku Pembakaran Lapis Banyak Berongga Udara dengan Metode Beda Hingga. Skripsi ini disusun untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penyelesaian Skripsi ini tidaklah mungkin dapat terselesaikan tanpa bantuan dari berbagai pihak, baik secara langsung ataupun tidak langsung. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih yang sebesarbesarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Skripsi ini, terutama kepada: 1. Bapak Eko Prasetyo B., S.T., M.T., selaku Pembimbing I yang dengan sabar mengarahkan dan membimbing sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini. 2. Bapak Purwadi Joko Widodo, S.T., M.Kom., selaku Pembimbing II yang dengan sabar mengarahkan dan membimbing sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini. 3. Bapak Dr Eng. Syamsul Hadi, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin UNS Surakarta. 4. Bapak Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, S.T., M.T., selaku Pembimbing Akademis yang telah memberikan pengarahan selama menempuh studi di Universitas Sebelas Maret ini. 5. Bapak Dr. Nurul Muhayat, S.T., M.T., selaku koordinator Tugas Akhir 6. Seluruh Dosen serta Staf di Jurusan Teknik Mesin UNS, yang telah turut mendidik penulis hingga menyelesaikan studi S1. vi

7. Ayah, Ibu, Dzurriyah dan segenap keluarga atas cinta, doa restu, motivasi, dan dukungan material maupun spiritual selama penyelesaian Skripsi ini. 8. Semua teman-teman teknik mesin UNS khususnya angkatan 2009. 9. Semua teman-teman Kos Al Karim. 10. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu yang telah membantu pelaksanaan dan penyusunan laporan Skripsi ini. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Skripsi ini masih jauh dari sempurna karena kitab yang sempurna hanyalah Al Qur an, maka kritik dan saran penulis harapkan untuk kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat berguna bagi ilmu pengetahuan dan dapat bermanfaat bagi kita semua. Aamiin. Surakarta, Juni 2015 Penulis vii

DAFTAR ISI ABSTRAK.... iv ABSTRACT.... v KATA PENGANTAR.... vi DAFTAR ISI...... viii DAFTAR TABEL... xi DAFTAR GAMBAR.. xii DAFTAR RUMUS.. xiv DAFTAR LAMPIRAN... xv DAFTAR NOTASI..... xvi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah... 1 1.2 Perumusan Masalah....... 2 1.3 Batasan Masalah...... 3 1.4 Tujuan Penelitian 3 1.5 Manfaat Penelitian...... 3 1.6 Sistematika Penulisan....... 4 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka...... 5 2.2 Dasar Teori........ 7 2.2.1 Perpindahan Panas pada Dinding Tungku Pembakaran 6 2.2.2 Persamaan Atur Konduksi dan Konveksi Alami 7 2.2.3 Jenis Kondisi Batas. 9 2.2.4 Metode Beda Hingga. 9 2.2.4.1 Pendekatan Beda Maju Orde Pertama.. 10 2.2.4.2 Pendekatan Beda Mundur Orde Pertama... 11 2.2.4.3 Pendekatan Beda Tengah Orde Pertama... 12 viii

2.2.4.4 Pendekatan Beda Tengah Orde Kedua...... 13 2.2.5 Metode Line Gauss-Siedel 13 2.3 Angka Grashof dan Angka Rayleigh 15 2.4 Koefisien Perpindahan Panas Konveksi dan Heat Flux. 15 2.5 Stream function. 17 BAB III PELAKSANAAN PENELITIAN 3.1 Bahan dan Alat......... 18 3.1.1 Bahan............ 18 3.1.2 Alat............ 18 3.2 Garis Besar Penelitian.... 18 3.3 Diskritisasi Persamaan Atur.... 21 3.3.1 Diskritisasi Persamaan Momentum Arah X... 21 3.3.1.1 X Sweep (Perhitungan ke Arah x)...... 22 3.3.1.2 Y Sweep (Perhitungan ke Arah y)... 23 3.3.2 Diskritisasi Persamaan Momentum Arah Y... 24 3.3.2.1 X Sweep (Perhitungan ke Arah x)...... 25 3.3.2.2 Y Sweep (Perhitungan ke Arah y)... 26 3.3.3 Iterasi Tekanan dengan Line Gauss-Siedel... 27 3.3.4 Diskritisasi Persamaan Energi..... 28 3.3.4.1 X Sweep (Perhitungan ke Arah x)...... 28 3.3.4.2 Y Sweep (Perhitungan ke Arah y)... 29 3.4 Penentuan Kondisi Batas dan Geometri Dinding Tungku Pembakaran.......... 30 3.4.1 Dinding Tungku Pembakaran yang Diteliti Armando dkk.... 30 3.4.2 Dinding Tungku Pembakaran yang Diteliti....... 32 3.5 Penyusunan Algoritma Program........ 34 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Validasi Metode ADI (Alternating Direction Implicit) 36 ix

4.1.1 Validasi Software Komputasi Dinamika Fluida (Fluent) 36 4.2 Simulasi Perpindahan Panas 2D Unsteady State pada Dinding Tungku Pembakaran Empat Lapis dengan Variasi Ketebalan Lapisan Udara 39 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan 47 5.2 Saran...... 47 DAFTAR PUSTAKA..... 48 LAMPIRAN..... 50 x

DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Propertise dinding yang diteliti Armando dkk. (2011)... 31 Tabel 4.1 Variasi tebal lapisan udara dan jumlah grid 39 Tabel 4.2 Ketebalan lapisan udara, bilangan Nusselt rata-rata, koefisien perpindahan panas konveksi rata-rata dan heat flux............. 43 xi

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Visualisasi distribusi temperatur hasil simulasi perpindahan panas pada dinding tungku pembakaran empat lapis... 6 Gambar 2.2 Ilustrasi beda hingga beda maju orde pertama u terhadap x... 10 Gambar 2.3 Ilustrasi beda hingga beda mundur orde pertama u terhadap x... 11 Gambar 2.4 Ilustrasi beda hingga beda tengah orde pertama u terhadap x... 12 Gambar 2.5 Ilustrasi beda hingga beda tengah orde kedua u terhadap x... 13 Gambar 2.6 Titik Grid untuk formula 5 titik... 14 Gambar 3.1 Model dan kondisi batas penelitian........... 19 Gambar 3.2 Diagram alir penelitian... 20 Gambar 3.3 Dinding tungku pembakaran penelitian Armando dkk... 31 Gambar 3.4 Dinding tungku pembakaran empat lapis yang diteliti... 32 Gambar 3.5 Kondisi batas isotermal dan adiabatik pada dinding...... 33 Gambar 3.6 Kondisi batas Neuman... 34 Gambar 4.1 Visualisasi distribusi temperatur pada dinding tungku pembakaran (a) metode ADI... 37 (b) software Fluent 6.2.16 (Armando dkk.)... 37 Gambar 4.2 Grafik perbandingan distribusi temperatur pada lapisan udara penelitian sekarang terhadap penelitian Armando dkk.... 37 Gambar 4.3 Visualisasi pola aliran udara pada dinding tungku pembakaran (a) metode ADI... 38 (b) software Fluent 6.2.16 (Armando dkk.)... 38 Gambar 4.4 Visualisasi distribusi temperatur pada dinding tungku pembakaran (a) dengan tebal lapisan udara 0,05 m... 40 (b) dengan tebal lapisan udara 0,1 m... 40 (c) dengan tebal lapisan udara 0,15 m... 40 (d) dengan tebal lapisan udara 0,2 m... 40 xii

Gambar 4.5 Grafik hubungan ketebalan lapisan udara dengan distribusi temperatur pada dinding tungku pembakaran pada Y=0,55 m... 41 Gambar 4.6 Visualisasi pola aliran pada dinding tungku pembakaran dengan (a) tebal lapisan udara 0,05 m... 42 (b) tebal lapisan udara 0,1 m... 42 (c) tebal lapisan udara 0,15 m... 42 (d) tebal lapisan udara 0,2 m... 42 Gambar 4.7 Hubungan tebal lapisan udara dengan angka Nusselt rata-rata... 44 Gambar 4.8 Hubungan ketebalan lapisan udara dengan koefisien perpindahan panas rata-rata... 44 Gambar 4.9 Hubungan ketebalan lapisan udara dengan heat flux... 45 Gambar 4.10 Hubungan jenis material dinding (konduktivitas termal) dengan distribusi temperatur rata-ratanya... 45 xiii

DAFTAR RUMUS Rumus 2.1 Persamaan konduksi 2D unsteady tanpa sumber panas.... 7 Rumus 2.2 Persamaan konduksi 2D steady state dengan sumber panas.. 7 Rumus 2.3 Persamaan konduksi 2D steady state tanpa sumber panas. 8 Rumus 2.4 Persamaan kontinuitas... 8 Rumus 2.5 Persamaan momentum arah x 8 Rumus 2.6 Persamaan momentum arah y 8 Rumus 2.7 Persamaan energi... 8 Rumus 2.8 Persamaan deret Taylor 9 Rumus 2.12 Persamaan beda maju orde pertama. 11 Rumus 2.15 Persamaan beda mundur orde pertama... 11 Rumus 2.18 Persamaan beda tengah orde pertama.. 12 Rumus 2.20 Persamaan beda tengah orde kedua... 13 Rumus 2.25 Persamaan metode Line Gauss-Siedel 14 Rumus 2.26 Persamaan angka Grashof...... 15 Rumus 2.27 Persamaan angka Rayleigh..... 15 Rumus 2.31 Persamaan koefisien perpindahan panas konveksi rata-rata... 16 Rumus 2.32 Persamaan heat flux.... 16 Rumus 2.33 Persamaan stream function.... 17 Rumus 3.1 Persamaan momentum arah x...... 21 Rumus 3.11 Persamaan x-sweep metode ADI momentum arah x 23 Rumus 3.18 Persamaan momentum arah y...... 24 Rumus 3.33 Persamaan iterasi tekanan dengan Line Gauss-Siedel. 27 Rumus 3.38 Persamaan energi..... 28 xiv

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Nondimensionalisasi persamaan atur Lampiran 2 Tabel perbandingan distribusi temperatur pada lapisan udara hasil penelitian sekarang terhadap penelitian Armando dkk. Lampiran 3 Tabel distribusi temperatur pada dinding di Y=0,55 m dengan variasi ketebalan lapisan udara Lampiran 4 Gambar bagan alir program Lampiran 5 Program Fortran perpindahan panas pada dinding kasus validasi Lampiran 6 Program Mathlab untuk visualisasi distribusi temperatur Lampiran 7 Program Mathlab untuk visualisasi pola aliran udara xv

DAFTAR NOTASI T : temperatur dimensional (K) x : koordinat sumbu x y : koordinat sumbu y t : waktu (s) : difusifitas termal (m 2 /s) q o : sumber panas k : konduktivitas termal (W/m.K) u : kecepatan arah sumbu x (m/s) v : kecepatan arah sumbu y (m/s) p : tekanan (N/m 2 ) Pr : angka Prandtl Ra : angka Rayleigh θ : temperatur nondimensional ϕ : sudut kemiringan ( o ) Lr : panjang referensi (m) H : tinggi dinding (m) Vr : kecepatan referensi (m/s) tr : waktu referensi (s) Tc : temperatur terendah (K) Th : temperatur tertinggi (K) x : jarak antar titik arah sumbu x y : jarak antar titik arah sumbu y g : percepatan gravitasi (m/s 2 ) β : koefisien ekspansi termal (1/K) Ti : temperatur dinding luar (K) To : temperatur dinding dalam (K) L : panjang dinding (m) : viskositas dinamik (m 2 /s) h : koefisien perpindahan panas konveksi rata-rata (W/m 2.K) xvi Nu : angka Nusselt Tf : temperatur film (K) keff : konduktivitas termal efektif q : heat flux (W/m 2 ) l : panjang lapisan (m) φ : stream function u* : kecepatan arah x sementara v* : kecepatan arah y sementara t : langkah waktu (s) i,j : indeks titik nx : jumlah titik arah x xy : jumlah titik arah y ermx : error maksimal