pengaruh koefisien perpindahankalor konveksi dan bahan terhadap laju aliran kalor, efektivitas

62 Pages·2016·2.72 MB·Indonesian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

i
PENGARUH KOEFISIEN PERPINDAHANKALOR
KONVEKSI DAN BAHAN TERHADAP LAJU ALIRAN
KALOR, EFEKTIVITAS DAN EFISIENSI SIRIP DUA
DIMENSI KEADAAN TAK TUNAK
TUGAS AKHIR
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
Memperoleh gelar Sarjana Teknik

Diajukan oleh :
ANTONIUS MONTANUS DEE
NIM : 095214042
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2016
i
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii
THE EFFECT OF CONVECTION HEAT TRANSFER
COEFFICIENT AND MATERIAL TO THE HEAT TRANSFER,
EFFECTIVENESS AND EFFICIENCY ON TWO
DIMENTIONAL FIN ON UNSTEADY STATE CASE

FINAL ASSIGNMENT
Presented as partial fulfillment of the requirement
as to obtain the SarjanaTeknik Degree
in Mechanical Engineering

by
ANTONIUS MONTANUS DEE
Student Number : 095214042

MECHANICAL ENGINEERING PROGRAM
MECHANICAL ENGINERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2016
i i
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
v
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
v i
INTISARI

Sirip banyak digunakan di motor bakar, peralatan elektronik, alat penukar
kalor dll. Penggunaan sirip sangat luas dan penting. Penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui pengaruh bahan sirip dan pengaruh nilai koefisien perpindahan kalor
konduksi terhadap waktu yang diperlukan sirip untuk mencapai keadaan tunak,
laju aliran kalor, efisiensi dan efektivitas sirip.
Benda uji berupa sirip utuh dengan ukuran 20 cm x 20 cm x 0,1 cm
dengan ukuran dasar sirip 10 cm x 10 cm yang berada di tengah sirip. Variasi
bahan yang digunakan berupa tembaga, alumunium, besi dan nikel. Sirip
dikondisikan pada lingkungan dengan suhu awal sirip (T ) 30 oC, suhu dasar sirip
o
(T ) 100 oC dan suhu fluida disekitar sirip (T) 30 oC dengan variasi nilai
dasar f
koefisien perpindahan kalor konveksi yaitu 25 W/m2 oC, 50 W/m2 oC, 100 W/m2
oC dan 200 W/m2 oC. Asumsi yang digunakan adalah perpindahan kalor konduksi
terjadi pada dua arah yaitu arah X dan arah Y, suhu disekitar sirip tetap dan
merata dari waktu ke waktu dan selama proses sirip tidak berubah bentuk.
Perhitungan penelitian dilakukan secara komputasi dengan metode beda hingga
cara eksplisit.
Dari hasil perhitungan dan analisa pembahasan yang telah dilakukan dapat
disimpulkan bahwa untuk nilai koefisien perpindahan panas konveksi 50 W/m2 oC
(a) waktu yang diperlukan sirip berbahan tembaga, alumunium, besi dan nikel
untuk mencapai keadaan tunak berturut turut adalah 45 detik, 47 detik, 83 detik
dan 87 detik, (b) laju aliran kalor yang dilepas sirip berbahan berbahan tembaga,
alumunium, besi dan nikel berturut turut adalah 160 W, 133 W, 86 W dan 97 W,
(c) efisiensi sirip berbahan tembaga, alumunium, besi dan nikel berturut turut
adalah 75%, 62%, 41% dan 46 %, (d) efektivitas sirip berbahan berbahan
tembaga, alumunium, besi dan nikel berturut turut adalah 115, 95, 62 dan 69.
Untuk sirip tembaga (e) waktu yang diperlukan untuk mencapai keadaan tunak
dengan nilai koefisien perpindahan kalor konveksi 25 W/m2 oC, 50 W/m2 oC, 100
W/m2 oC dan 200 W/m2 oC berturut-turut adalah 52 detik, 45 detik, 37 detik dan
27 detik, (f) laju aliran kalor yang dilepas sirip dengan nilai koefisien perpindahan
kalor konveksi 25 W/m2 oC, 50 W/m2 oC, 100 W/m2 oC dan 200 W/m2 oC berturut-
turut adalah 91 W, 160 W, 263 W dan 401 W, (g) efisiensi sirip dengan nilai
koefisien perpindahan kalor konveksi 25 W/m2 oC, 50 W/m2 oC, 100 W/m2 oC dan
200 W/m2 oC berturut-turut adalah 86%, 76%, 62% dan 47%, (h) efektivitas sirip
dengan nilai koefisien perpindahan kalor konveksi 25 W/m2 oC, 50 W/m2 oC, 100
W/m2 oC dan 200 W/m2 oC berturut-turut adalah 130, 115, 94 dan 72.

Kata kunci: sirip, laju aliran kalor, efisiensi, efektivitas
vi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

viii
KATA PENGANTAR

Puji dan syukur senantiasa kepada Tuhan Yang Maha Esa karena rahmat yang
diberikan dalam penyusunan Tugas Akhir ini sehingga penulis dapat
menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.
Tugas Akhir ini merupakan sebagai salah satu syarat yang wajib untuk setiap
mahasiswa Jurusan Teknik Mesin. Tugas Akhir ini dilaksanakan dalam rangka
memenuhi syarat untuk mendapatkan gelar sarjana S-1 pada Jurusan Teknik
Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Berkat bimbingan, dukungan dan nasihat dari berbagai pihak, akhirnya Tugas
Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Pada kesempatan ini dengan segenap
kerendahan hati penulis menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya
kepada :
1. Sudi Mungkasi, Ph. D., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta dan Dosen Pembimbing Tugas Akhir.
3. Wibowo Kusbandono, S.T., M.T., selaku Dosen pembimbing akademik.
4. Michael Dee dan Roberta Mai selaku orang tua penulis, karena kebaikan dan
kerendahan hati memberikan semangat pada penulis. Keluarga penulis yang
tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah mendukung penulis dalam
menyelesaikan Tugas Akhir.

v iii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ix
5. Yulius Martinus Dee yang telah membantu dalam pengetikan tulisan ini.
6. Teman-teman Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma dan teman-teman
lainnya yang tidak dapat disebutkan satu per satu, terima kasih atas segala
bantuanya.
Penulis menyadari dalam penulisan Tugas Akhir ini masih jauh dari
sempurna. Segala kritik dan saran yang membangun akan sangat penulis
harapkan demi penyempurnaan dikemudian hari. Akhir kata seperti yang
penulis harapkan semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi kita
semua.

Yogyakarta, 12 Februari 2016

Penulis

i x
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL...............................................................................................i
TITLE PAGE.........................................................................................................ii
HALAMAN PENGESAHAN...............................................................................iii
DAFTAR DEWAN PENGUJI ............................................................................iv
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ..................................................v
INTISARI .............................................................................................................vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA
ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ..........................................vii
KATA PENGANTAR ........................................................................................viii
DAFTAR ISI ..........................................................................................................x
DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................xiii
DAFTAR TABEL ..............................................................................................xiv
BAB I PENDAHULUAN ......................................................................................1
1.1 Latar Belakang...........................................................................................1
1.2 Rumusan Masalah......................................................................................2
1.3 Tujuan........................................................................................................2
1.4 Batasan Masalah........................................................................................3
1.5 Manfaat Penelitian.....................................................................................4
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ....................................5
2.1 Perpindahan Kalor.....................................................................................5
x