Uji Signifikansi pengaruh perubahan densitas material terhadap laju panas Hasil perhitungan laju panas dengan CFD LISA 76

32 dan tampilan visual obyek yang dianalisis. Data untuk keperluan yang dimaksud disampaikan pada Lampiran 12. Tabel 10 menunjukkan hasil iterasi numerik laju panas akibat perubahan densitas material polyurethane. Tabel 10 Hasil perhitungan numerik laju panas dengan CFD LISA 76 ρ kgm 3 K kcal h -1 m -1 o C - 1 qp kkaljam qc kkaljam 30 0,033549 7,27 7,18 35 0,028431 6,38 6,67 40 0,030777 6,50 6,5 45 0,030818 6,78 6,65 50 0,031636 6,96 7,14 Keterangan : ρ = densitas material polyurethane kgm 3 k = nilai konduktifitas termal hasil perhitungan kkalh -1 m -1o C -1 ditunjukkan pada Lampiran 13 q = kecepatan atau laju panas kkaljam qp = laju panas hasil pengukuran laboratorium kkaljam qc = laju panas hasil analisis CFD kkaljam Perbandingan hasil pengujian kecepatan penetrasi panas q dari pengukuran laboratorium dan dari analisis CFD LISA 76, ditunjukkan pada Gambar 8 dan Tabel 11. Kecepatan penetrasi panas q hasil pengukuran dihitung berdasarkan data yang tertera dalam Tabel 8 : 6.20 6.40 6.60 6.80 7.00 7.20 7.40 7.60 10 20 30 40 50 60 Densitas q kkal j am qp qc Gambar 8. Kecepatan penetrasi panas q dari hasil pengukuran dan analisis CFD LISA 76 33 Tabel 11 Perbandingan hasil pengujian kecepatan penetrasi panas q ρ kgm 3 qp kkaljam qc kkaljam 30 7,27 7,18 35 6,38 6,67 40 6,50 6,5 45 6,78 6,65 50 6,96 7,14 Keterangan : ρ = densitas material polyurethane kgm 3 qp = laju panas hasil pengukuran laboratorium kkaljam qc = laju panas hasil analisis CFD kkaljam Penggunaan CFD diperlukan untuk menghindari pengulangan yang banyak pada perlakuan, dan menghemat waktu dan biaya. Selain itu penggunaan CFD juga dapat menghasilkan tampilan visual yang menggambarkan distribusi atau perubahan energi dari sistem rekayasa teknis yang melibatkan perubahan energi. Konduktivitas termal hasil pengukuran dapat digunakan sebagai input dalam initial conditions sebagai salah satu syarat dapat digunakannya iterasi numerik dalam program CFD LISA 76. Hasil iterasi dari program CFD tersebut selanjutnya dapat digunakan sebagai tolak ukur dalam menghitung laju panas pada densitas insulasi yang berbeda, misal ρ = 31, 32, 33, ....kgm 3 , dan seterusnya. Berdasarkan hasil pengukuran laboratorium dan analisis CFD tersebut dapat diketahui nilai densitas efektif dari material insulasi polyurethane yang diukur, yaitu densitas material ρ = 30 kgm 3 dan ρ = 35 kgm 3 . Selanjutnya, analisis distribusi beban panas dengan menggunakan CFD dilakukan terhadap insulasi polyurethane yang memiliki nilai densitas efektif tersebut. Berdasarkan data initial condition dan boundary condition pada Lampiran 12, dapat ditetapkan hasil perhitungan dalam bentuk tampilan visual. Tampilan visual ini diperoleh pada tahap postprocessor, dan dapat dilihat pada Gambar 9. 34 a ρ = 30 kgm 3 b ρ = 35 kgm 3 Gambar 9 Tampilan hasil Post-processor pengukuran q insulasi polyurethane dengan densitas berbeda. Tampilan pada gambar 3. menunjukkan bahwa pada kotak dengan densitas dinding insulasi ρ = 30 kgm 3 , beban panas di bagian sisi atas kotak belum terenyahkan. Hal ini ditandai warna orange pada sisi atas kotak yang menggambarkan temperatur pada sisi tersebut masih cukup tinggi T = 39,38 o C. Sedangkan kotak dengan dinding insulasi ρ = 35 kgm 3 , seluruh panas sudah terenyahkan. Perbedaan tampilan visual tersebut membuktikan perbedaan kemampuan antara dinding insulasi dengan ρ = 30 kgm 3 dengan ρ = 35 kgm 3 . Karateristik distribusi suhu dari tampilan visual dari kedua kotak menunjukkan suhu terendah ada di bagian bawah kotak, hal ini disebabkan karena letak es yang digunakan sebagai bahan uji terletak pada bagian dasar kotak.

4.1.5 Efisiensi penggunaan material polyurethane

Berdasarkan tampilan grafik pada Gambar 8, dapat diketahui bahwa efektifitas penggunaan insulasi polyurethane terdapat pada densitas ρ = 30 dan 35 kgm 3 atau nilai densitas di antara kedua nilai tersebut. Penambahan kerapatan di atas nilai tersebut justru semakin menaikankan nilai konduktifitas termalnya. Selain karena persoalan konduktivitas termal, diperoleh fakta dari hasil uji laboratorium, densitas polyurethane di atas 50 kgm 3 memiliki tekanan mekanis yang cukup kuat. Hal ini tentu menyulitkan dalam penerapannya. Hasil survei di galangan kapal tradisional UD. Karyamina Putra, densitas insulasi dari 20 palka ikan yang dibangun berkisar ± 32 kgm 3 . 35 Berdasarkan nilai densitas efektif tersebut dapat dihitung efisensi η dan faktor koreksi fk dari nilai laju panas q. Tabel 12 menunjukkan n ilai fk dan η. Tabel 12 Efisiensi laju panas q, PU pada ρ = 30 – 35 kgm 3 Waktu Pengukuran ρ = 30 – 35 kgm 3 η fk Per 8 jam 0,67 0,889 Per 24 jam 0,74 0,878 Koreksi terhadap laju panas akibat perubahan nilai densitas insulasi dapat ditentukan sebagai berikut : fk x A T T k q 2 1 − = Untuk standar per 24 jam 878 , 2 1 x A T T k q − =

4.1.6 Hasil iterasi numerik geometri ruang

Perhitungan faktor bentuk didasarkan atas perkalian dasar matrik dari sisi kubus yang memiliki ukuran sama yaitu 1 x 1 x 1 atau a x a x a. Perubahan dalam bentuk volume kubus ke persegi panjang tidak mengubah besar volumenya, sehingga perpanjangan satu sisi kotak menyebabkan berkurangnya ukuran dari sisi- sisi yang lain. Pendekatan yang digunakan dalam perhitungan faktor bentuk ini adalah menambah panjang salah satu sisi sehingga matrik volumenya berubah menjadi a x b x c atau a x b x b. Ilustrasi perubahan tersebut dapat dilihat pada Gambar 10. Perubahan nilai matrik ukuran kotak dan nilai faktor bentuk fb dapat dilihat pada Tabel x. Hasil perkalian dari matrik ini tetap menghasilkan angka 1. Melalui proses iterasi, terdapat 100 perubahan bentuk dari bentuk bujursangkar ke dalam bentuk kotak persegi panjang dengan ukuran sisi-sisi yang berbeda, dan 50 perubahan bentuk dari bentuk bujur sangkar ke dalam bentuk kotak persegi panjang dengan dua sisi berukuran sama. Formulasi tentang perubahan bentuk ruang sebagaimana dimaksud di atas dapat diterapkan pada bentuk palka atau lambung kapal dengan cara memberikan koreksi nilai koefisien midship Cm. Tabel yang berisi tentang matrik ukuran kotak atau ruang karena perubahan bentuk tersebut beserta faktor luasnya fb disajikan pada Lampiran 14 – 16.