Pengaruh faktor bentuk terhadap laju panas q

46 kelayakan pemuatan yang mencakup faktor kelonggaran stowage rate dari barang yang dimuat dan kemudahan dalam operasional bongkar muat. Mengacu pada bentuk geometris kubus, maka perubahan bentuk volume dari kubus ke persegi panjang untuk volume sama dapat diketahui nilai perubahan luas permukaan selubungnya dengan cara mengalikannya dengan faktor bentuk. Pendekatan volumetris ini dapat dijelaskan dalam persamaan 2. [ ] fb M SR A . . 6 2 3 = ……............ 2 Di mana : A = menyatakan luas permukaan selubung m 2 SR = stowage rate atau faktor muat m 3 ton M = massa muatan kg, ton. fb = faktor bentuk Berdasarkan data pada Lampiran14 - 16, diperoleh ukuran matrik : Untuk kotak persegi panjang dengan sisi-sisi yang berbeda. [ ] 3 .M SR Vb = x a x b x c ………………. 3 Untuk kotak persegi panjang dengan dua sisi yang sama. [ ] 3 .M SR Vb = x a x b x b ......................... 4 Berdasarkan Persamaan 2, dapat dikembangkan pula persamaan untuk menentukan jumlah larutan material polyurethane yang akan dituang ke dalam dinding palka atau peti. Dengan mengetahui berapa ketebalan insulasi yang direncanakan dan densitas insulasi yang diharapkan, maka jumlah kebutuhan larutan dapat dihitung. Dari persamaan ini juga dapat digunakan untuk memperkirakan kebutuhan material dinding yang lain, misalnya berapa ton atau berapa m 3 kayu yang diperlukan untuk pembuatan dinding suatu peti kemas. Untuk menghitung keperluan jumlah larutan tersebut, persamaan yang terbentuk menjadi : [ ] fb M SR M PUR . . 6 2 3 = . x . ρ PUR ......................... 5 Di mana : x = ketebalan insulasi yang direncanakan. cm M PUR = massa larutan polyurethane kg ρ PUR = jumlah larutan polyurethane yang dituang per m 3 kgm 3 47 4.2.6 Aplikasi faktor bentuk dalam rumus Berdasarkan perhitungan faktor bentuk sebagaimana tertera dalam Tabel vii dan viii, perhitungan besar luas permukaan akibat perubahan bentuk dapat dihitung dengan mudah. Selain itu, akan diperoleh ukuran matrik volume yang tepat sesuai dengan besar luas permukaannya. Ketepatan penggunaan rumus untuk perubahan bentuk tersebut dapat dibuktikan dalam contoh perhitungan sebagai berikut : Jika diketahui muatan ikan sebesar 4 ton yang akan dimuat dengan cara curah perbandingan ikan : es = 2 : 1, maka tentukan luas permukaan selubung, matrik volume kotaknya, dan jumlah kebutuhan material insulasinya, jika : a Kotak berbentuk bujur sangkar. Luas permukaan selubung A = [ ] 2 3 4 2 6 x x 1 A = 24 m 2 . Volume ruang V = SR x M, V = 2 m 3 ton x 4 ton, V = 8 m 3 . Ukuran matrik Vb : 21 x 1 x 1, Vb = 2 x 2 x 2 Catatan : fb =1 untuk bujur sangkar belum ada perubahan luas. Jika x = 15 cm 0,15 m dan ρ = 30 kgm 3 , maka jumlah material polyurethane yang dibutuhkan : M pur = 24 x 0,15 x 30, M pur = 108 kg b Kotak berbentuk persegi panjang hasil perubahan dari kotak bujur sangkar di atas V tetap 8 m 3 . Matrik volume dari kotak tersebut direncanakan memiliki ukuran sisi yang semuanya berbeda. Jika dikehendaki perubahan panjang sebesar 40 dL = 40 merujuk pada Tabel vii., maka : Luas permukaan selubung A = [ ] 2 3 4 2 6 x x 1.038, A = 24,912 m 2 . Volume ruang V = SR x M, V = 2 m 3 ton x 4 ton, V = 8 m 3 . Ukuran matrik Vb : 21,4 x 1 x 0,7143, Vb = 2,8 x 2 x 1,429 Jika x = 15 cm 0,15 m dan ρ = 30 kgm 3 , maka jumlah material polyurethane yang dibutuhkan : M pur = 24,912 x 0,15 x 30, M pur = 112.104 kg. 48 Luas permukaan yang dihitung dari ukuran matrik akan sama dengan luas permukaan yang dihitung dengan rumus X di atas. Ini bisa dibuktikan sebagai berikut : Luas permukaan yang dihitung dari jumlah luas sisi-sisinya : 2,8 x 2x 2 = 11,2 m 2 2,8 x 1,429x 2 = 8,0024 m 2 ≈ 8 m 2 . 2 x 1,429x 2 = 5.716 m 2 Total luas = 24,916 ≈ 24,912 m 2 terbukti tepat. c Untuk perubahan panjang yang ditetapkan secara acak nilai dL tidak tertera dalam tabel, nilai dL ditentukan dengan melakukan pembulatan angka dengan acuan nilai tengah 0,005 karena iterasi dilakukan dengan selisih 0,01. Ketentuannya adalah sebagai berikut jika pertambahan nilai dL 0,005, maka nilai dL dibulatkan ke atas dan jika pertambahan nilai dL 0,005 maka nilai dL dibulatkan ke bawah.

4.2.7 Kontribusi nilai faktor koreksi fk dan faktor bentuk fb

Perubahan nilai densitas tertentu dari pembuatan insulasi polyurethane memberikan konskwensi pada perubahan nilai laju panasnya q karena faktor konduktivitas termalnya k. Jika parameter-parameter lain dianggap tidak mengalami perubahan, maka perubahan laju panas akibat perubahan densitas tertentu dari hasil percobaan dapat dikoreksi dengan menggunakan faktor fk. Nilai fk sebagai mana tercantum dalam Tabel x berkorelasi terhadap nilai efisiensinya η. Kontribusi nilai fk karena pemakaian polyurethane untuk densitas tertentu dan faktor bentuk fb karena perubahan luas permukaan kotak, dapat dilihat melalui pola hubungan dari parameter-parameter dalam rumus pada Persamaan 6. Besar laju panas dapat dinyatakan ke dalam persamaan : q = Qt, dan x T T kA q 2 1 − = ……………………… 6 Misalkan, persamaan di atas digunakan untuk menghitung kecepatan laju panas dari kotak berbentuk kubus jadi A = luas selubung kubus. Dan diasumsikan kotak tersebut menggunakan dinding insulasi polyurethane dengan densitas minimal sebagai acuan yang menghasilkan lama waktu penyimpanan t. Maka 49 penurunan kecepatan laju panas karena meningkatan densitas insulasi polyurethane,adalah : q’ = q x fk, x T T kA q 2 1 − = x fk …......…….……… 7 Koreksi luas permukaan bujur sangkar karena perubahan bentuk faktor bentuk, fb : q’ = q x fb, x T T kA q 2 1 − = x fb ......................... 8 Jika diasumsikan, baik densitas insulasi maupun bentuk kubus dari kotak di atas diubah menjadi kotak berbentuk persegipanjang volume sama dengan densitas insulasi lebih besar, maka akan diperoleh persamaan : fb fk x T T kA q • • − = 2 1 ………………………. 9 Perubahan kecepatan laju panas di atas dapat digunakan sebagai pertimbangan dalam merencanakan palka kapal ikan atau peti berpendingin yang menggunakan insulasi polyurethane.

4.2.8 Perbandingan daya simpan ruang muat

Perbandingan daya simpan ruang muat antara ruang berinsulasi polyurethane dengan ruang muat tanpa insulasi ruang hanya berdinding kayu, dapat diketahui dari jumlah es yang mencair persatuan waktu. Ilyas 1988, menjelaskan tentang kecepatan pencairan es yang bersumber pada data ice in fisheries 1975, bahwa untuk peti kayu dengan kapasitas 10 kg, es akan mencair 4 kg pada suhu udara luar 30 o C selama 12 jam, dan 3,5 kg pada suhu udara luar 25 o C dalam waktu yang sama. Sebuah peti berinsulasi polyurethane dengan kapasitas yang sama dengan peti kayu di atas, dapat diperbandingkan kemampuannya dalam menahan penetrasi panas dari luar. Peti berinsulasi tersebut terdiri atas dinding insulasi bermaterial polyurethane dengan tebal dinding 0,03 m dengan densitas material ρ = 30 kgm 3 . Hasil pengukuran pada peti berinsulasi tersebut diperoleh rata-rata pencairan es 2,181 kg per 24 jam pada suhu rata-rata T = 27,4 o C.