Teknologi Pipa Kalor Teori, Desain dan Aplikasi Nandy Putra Wayan Nata Septiadi PENERBIT UNIVERSITAS INDONESIA (UI-PRESS), 2014 Kata Pengantar i
Perpustakaan Nasional RI Katalog Dalam Terbitan (KDT) Nandy Putra Teknologi pipa kalor: teori desain dan aplikasi/nandy Putra, Wayan Nata Septiadi. Jakarta: Penerbit Universitas Indonesia (UI-Press), 2014. viii, 185 hlm; 23 cm. Bibliografi ISBN 978-979-456-568-1 1. Transmisi panas. I. Judul II. Wayan Nata Septiadi 621.402 2 Hak Pengarang dan Penerbit Dilindungi Undang-Undang Cetakan 2014 Pengarang: Nandy Putra Wayan Nata Septiadi Dicetak oleh: Penerbit Universitas Indonesia (UI-Press) Penerbit: Penerbit Universitas Indonesia (UI-Press) Jl. Salemba 4, Jakarta 10430, Telp. 319-35373; Fax. 319-30172 Website: http://uipress.ui.ac.id. email: penerbit.uipress@gmail.com ii Teknologi Pipa Kalor; Teori, Desain dan Aplikasi
Kata Pengantar Keinginan membuat buku pipa kalor didasari oleh masih barunya ilmu mengenai pipa kalor khususnya di Indonesia. Bagi banyak kalangan istilah pipa kalor terkadang masih sangat asing padahal pipa kalor sudah berkembang sejak lama. Seiring dengan dilakukannya riset mengenai pipa kalor di laboratorium kami mulai tahun 2009 maka kami mencoba menyusun sebuah buku tentang teori dan pipa kalor berdasarkan dari review jurnal-jurnal tentang pipa kalor maupun dari hasil-hasil riset yang telah dilakukan. Buku Teknologi Pipa Kalor ini berisikan 8 bab yang materinya mencakup mengenai sejarah perkembangan pipa kalor, teori dan perancangan pipa kalor serta aplikasi pipa kalor. Bab 1 berisikan pendahuluan yang membahas mengenai sejarah perkembangan pipa kalor, riset-riset pipa kalor maupun beberapa paten pipa kalor. Bab 2 membahas tipe-tipe pipa kalor yakni pipa kalor konvensional (straight heat pipe), pipa kalor melingkar (loop heat pipe) dan pipa kalor datar (vapor chamber). Bab 3 berisikan tentang teori perpindahan kalor pada pipa kalor dan aliran fluida pada pipa kalor. Bab 4 dan Bab 5 masing-masing membahas mengenai sumbu kapiler dan fluida kerja pada pipa kalor. Bab 6 dan Bab 7 berisikan tentang prosedur dan perancangan pipa kalor serta prosedur pengujian pipa kalor. Bab 8 yang merupakan bab terakhir dari buku ini berisikan tentang aplikasi-aplikasi dari pipa kalor terutama yang sudah dilakukan di laboratorium kami. Kata Pengantar iii
Penulis sangat berharap buku ini dapat memberikan suatu gambaran mengenai pipa kalor baik teori, perancangan maupun aplikasi khususnya bagi mahasiswa, pendidik, peneliti maupun masyarakat Indonesia secara keseluruhan. Penulis juga mengharapkan banyak masukan dan saran yang bersifat konstruktif dari berbagai kalangan sehingga buku Teknologi Pipa Kalor ini dapat disusun secara lebih sempuna dan lebih lengkap. Depok, Oktober 2014 Nandy Putra Wayan Nata Septiadi iv Teknologi Pipa Kalor; Teori, Desain dan Aplikasi
Daftar Isi Kata Pengantar... Daftar Isi... iii v Bab 1 Pendahuluan... 1 Apa Itu Pipa Kalor?... 1 Sejarah Pipa Kalor... 4 Kebutuhan terhadap Teknologi Pipa Kalor... 12 Daftar Pustaka... 17 Bab 2 Tipe dan Prinsip Kerja Pipa Kalor... 21 Tipe Pipa Kalor... 21 Pipa Kalor Konvensional... 21 Jenis Pipa Kalor Konvensional... 23 Prinsip Kerja Pipa Kalor Konvensional... 25 Pipa Kalor Melingkar... 30 Jenis Pipa Kalor Melingkar... 32 Kerja Pipa Kalor Melingkar... 36 Pipa Kalor Datar (Vapor Chamber)... 39 Prinsip Kerja Vapor Chamber... 40 Daftar Pustaka... 43 Bab 3 Teori Perpindahan Kalor dan Aliran Fluida pada Pipa Kalor... 47 Perpindahan Kalor dan Perubahan Temperatur... 47 Hambatan Termal Pipa Kalor... 51 Kata Pengantar v
Konduktivitas Termal Efektif Pipa Kalor... 52 Analisis Secara Paralel... 53 Analisis Secara Seri... 53 Kapilaritas Sumbu Kapiler... 54 Permeabilitas... 59 Porositas... 63 Batasan Operasional Pipa Kalor... 66 Batasan Entrainment... 66 Batasan Kapilaritas... 67 Batasan Sonik... 68 Batasan Viskositas... 68 Batasan Didih... 69 Fluks Kalor pada Pipa Kalor ( )... 69 Koefisien Perpindahan Kalor ( )... 70 Pool Boiling... 73 Gelembung Nuklesiasi dan Proses Timbulnya Pendidihan Nukleat... 73 Film Boiling... 74 Daftar Pustaka... 75 Bab 4 Sumbu Kapiler... 78 Tipe Sumbu Kapiler Pipa Kalor... 78 Perubahan Tekanan pada Sumbu Kapiler... 80 Sumbu Kapiler Homogen... 80 Sumbu Kapiler Tidak Homogen... 81 Mesh... 84 Sintered Wicks... 84 Grooved Wick... 85 Biomaterial... 85 Sudut Kontak... 93 Daftar Pustaka... 97 vi Teknologi Pipa Kalor; Teori, Desain dan Aplikasi
Bab 5 Fluida Kerja Pipa Kalor... 100 Pemilihan dan Penentuan Fluida Kerja... 100 Fluida Kerja Nanofluida... 104 Fluida Kerja Organik... 114 Daftar Pustaka... 116 Bab 6 Prosedur Perancangan Pipa Kalor... 119 Alur Perancangan Pipa Kalor... 119 Parameter Perancangan... 121 Priming... 123 Kekuatan Dinding Pipa Kalor... 124 Pemilihan Sumbu... 125 Konduktivitas Termal Sumbu Kapiler... 126 Rasio Volume Fluida Kerja... 127 Daftar Pustaka... 128 Bab 7 Pembuatan dan Pengujian Pipa Kalor... 129 Pembuatan Pipa Kalor... 129 Pembuatan Pipa Kalor Lurus... 129 Pembuatan Pipa Kalor Melingkar... 130 Pembuatan Pipa Kalor Pelat... 131 Pembuatan Sumbu Kapiler... 131 Proses Las dan Penutupan Ujung-Ujung Pipa Kalor... 136 Proses Vakum dan Pengisian Fluida Kerja... 137 Pengujian Pipa Kalor... 137 Daftar Pustaka... 142 Bab 8 Aplikasi Pipa Kalor... 144 Pipa Kalor Sebagai Pendingin Prosesor... 145 Pipa Kalor Sebagai Pendingin Lampu LED... 150 Pipa Kalor Sebagai Pendingin Vaksin Boks... 152 Pipa Kalor Sebagai Pendingin Alat Bedah Beku Kanker (Cryosurgery)... 154 Kata Pengantar vii
Aplikasi Pipa Kalor pada Kulkas Termoelektrik... 156 Aplikasi Pipa Kalor pada Elektroforesis... 158 Aplikasi Pipa Kalor pada Pendingin BTS... 159 Aplikasi Pipa Kalor pada Alat Terapi Kanker Prostat... 159 Aplikasi Pipa Kalor pada Pendingin Gusi... 161 Solar Kolektor Pipa Kalor... 162 Beberapa Penelitian Tentang Pipa Kalor... 164 Daftar Pustaka... 183 viii Teknologi Pipa Kalor; Teori, Desain dan Aplikasi