90
volume kontrol sirip cenderung rendah. Ketika nilai suhu di setiap volume kontrol sirip rendah, maka sesuai dengan yang telah dijelaskan sebelumnya, nilai laju aliran
kalor yang didapatkan juga akan lebih rendah dibandingkan dengan sirip yang nilai suhunya tinggi sehingga nilai efektivitas yang didapatkan sirip dengan variasi
material bahan berdifusivitas rendah lebih kecil dibandingkan dengan sirip yang memiliki variasi material bahan berdifusivitas tinggi.
Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan dan grafik yang ditampilkan, maka didapat suatu kesimpulan bahwa semakin besar nilai difusivitas suatu
material bahan sirip, maka laju aliran kalornya akan semakin besar, efisiensi dan efektivitasnya pun akan semakin besar.
4.2.2 Pembahasan Perhitungan untuk Variasi Sudut Kemiringan Sirip
Berdasarkan hasil perhitungan yang telah dilakukan, diperoleh grafik distribusi suhu, laju aliran kalor, efisiensi, dan efektivitas sirip penampang
berbentuk kapsul yang luasnya berubah terhadap posisi untuk variasi sudut kemiringan sirip yang hasilnya dapat dilihat pada Gambar 4.14 hingga Gambar
4.26. Grafik laju aliran kalor, efisiensi, dan efektivitas sirip untuk setiap variasi sudut kemiringan sirip dibandingkan terhadap waktu pada keadaan tak tunak, yaitu
1 s, 25 s, 50 s, 75 s, 100 s, 120 s dan juga pada keadaan tunak. Dari grafik yang telah diperoleh, dapat dilihat bahwa sudut kemiringan
memiliki pengaruh yang cukup signifikan terhadap laju aliran kalor, efisiensi, dan efektivitas sirip
. Untuk laju aliran kalor, dari grafik yang telah diperoleh didapat bahwa variasi sudut kemiringan terbesar, yaitu 2,5 ̊ , memiliki laju aliran kalor yang
paling kecil dari waktu ke waktu hingga keadaan tunak, kemudian disusul sudut PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
kemiringan 2,25 ̊ , 2 ̊, 1,75 ̊ , hingga yang memiliki laju aliran kalor terbesar adalah 1,5 ̊. Hal tersebut disebabkan ketika sudut sirip semakin besar, maka bentuk sirip
juga akan semakin lancip dan ketika bentuk sirip semakin lancip, maka luasan sirip yang bersentuhan dengan fluida sekitar juga akan semakin kecil. Diketahui untuk
mendapatkan laju aliran kalor ditentukan dalam rumus q = h A
s
T-T
∞
. Dari rumus tersebut didapatkan hubungan yang berbanding lurus antara luasan sirip yang
bersentuhan dengan fluida sekitar A
s
dengan laju aliran kalor sehingga saat luasan sirip yang bersentuhan dengan fluida sekitar semakin kecil, maka laju aliran kalor
yang didapat juga akan semakin kecil pula nilainya dan juga sebaliknya, ketika luasan sirip semakin besar, maka laju aliran kalor yang didapat juga akan semakin
besar pula nilainya. Untuk nilai efisiensi, dari grafik yang telah diperoleh terlihat adanya
perubahan posisi efisiensi dari waktu ke waktu pada variasi kemiringan sudut. Dari Tabel 4.6 dan Gambar 4.21 diperlihatkan bahwa ket
ika waktu t = 1s, variasi sudut kemiringan sirip 1.5 ̊ memiliki efisiensi paling tinggi disusul berturut-turut 1,75 ̊ ,
2 ̊ , 2,25 ̊, dan 2,5 ̊. Namun ketika memasuki t = 15 s hingga keadaan tunak, terjadi perubahan urutan nilai efisiensi dari yang terti
nggi hingga yang terendah. Pada saat t = 15 s hingga keadaan tunak, variasi sudut kemiringan 2,5 ̊ memiliki nilai efisiensi
yang paling tinggi disusul 2,25 ̊, 2. ̊, 1,75 ̊, dan variasi sudut kemiringan 1,5 ̊ justru memiliki nilai efisiensi yang paling keci
l. Dari grafik distribusi suhu yang telah ditampilkan pada gambar 4.14 hingga gambar 4.19, terlihat bahwa variasi sudut
kemiringan 2,5 ̊ memiliki nilai suhu yang paling rendah. Seperti yang sudah di jelaskan sebelumnya hal tersebut dikarenakan sudut kemiringan yang besar akan
92
membuat bentuk sirip menjadi semakin lancip dan luasan sirip yang bersentuhan dengan fluida sekitar semakin mengecil. Ketika luasan sirip yang bersentuhan
dengan fluida sekitar semakin kecil, maka semakin kecil luasan sirip yang harus didinginkan oleh fluida sekitar sirip dan hasilnya, distribusi suhu menjadi semakin
cepat untuk mencapai keadaan tunak dan nilai suhu sirip menjadi semakin rendah. Dikarenakan cepat mencapai keadaan tunak, maka penurunan suhu sirip dari waktu
ke waktu memang drastis pada awal dan hal tersebut membuat perbedaan laju aliran kalor ketika sirip terkena pengaruh fluida q aktual dan laju aliran kalor ketika suhu
sirip diasumsikan sama dengan suhu dasar sirip q maksimal begitu jauh diawal, yang membuat efisiensi sirip menjadi rendah. Tetapi begitu memasuki t = 15 s
hingga keadaan tunak, dikarenakan suhu sirip mendekati keadaan tunak, maka perbedaan penurunan suhu semakin kecil bahkan cenderung tetap sehingga
perbedaan q aktual dan q maksimal menjadi tidak terlalu besar perbedaanya dan membuat efisiensi penurunannya tidak terlalu signifikan. Berbeda halnya dengan
sudut kemiringan semakin kecil, maka luasan sirip yang bersentuhan dengan fluida sekitar akan semakin besar dan semakin besar pula luasan sirip yang harus
didinginkan fluida sehingga nilai suhunya tinggi dan juga semakin lama mencapai suhu tunak. Nilai suhu yang tinggi membuat perbedaan q aktual dan q maksimal
diawal lebih rendah jika dibandingkan sirip dengan sudut kemiringan besar sehingga nilai efisiensinya lebih besar. Namun, sirip dengan sudut kemiringan kecil
memiliki luasan sirip yang bersentuhan dengan fluida sekitar yang lebih besar sehingga membuat suhunya lebih lama mencapai keadaan tunak. Hasilnya, ketika
pada t =15 s hingga t =120 s, sirip dengan sudut kemiringan besar telah lebih dulu PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
mencapai keadaan tunak dan mempertahankan nilai efisiensinya, sirip dengan sudut kemiringan kecil terus menerus menurun nilai suhunya hingga nilai suhunya hampir
sama dengan sirip yang memiliki sudut kemiringan besar dan hasilnya, perbedaan q aktual dan q maksimal dari waktu ke waktu semakin jauh dan membuat nilai
efisiensinya terus menerus menurun, bahkan menjadi lebih rendah dibandingkan sirip bersudut kemiringan besar.
Untuk nilai efektivitas, dapat dilihat dar i Tabel 4.7 dan Gambar 4.22 diperoleh
hasil sirip dengan variasi sudut kemiringan terbesar, yaitu 2,5 ̊ memiliki nilai efektivitas yang paling kecil dari waktu ke waktu hingga keadaan tunak, disusul
2,25 ̊ , 2 ̊, 1,75 ̊, dan variasi sudut kemiringan 1,5 ̊ memiliki nilai efektivitas tertinggi. Hal tersebut dikarenakan ketika sudut kemiringan sirip semakin kecil,
maka semakin besar luasan sirip yang bersentuhan dengan fluida sekitar pada setiap volume kontrol dan juga ketika sudut kemiringan semakin besar, maka semakin
kecil luasan sirip yang bersentuhan dengan fluida sekitar pada setiap volume kontrol. Seperti yang sudah di jelaskan sebelumnya, diketahui bahwa efektivitas
merupakan perbandingan laju aliran kalor ketika benda dipasangi sirip dengan laju aliran kalor ketika benda tidak dipasangi sirip. Ketika luasan sirip yang bersentuhan
dengan fluida sekitar pada setiap volume kontrolnya semakin besar, maka semakin besar laju aliran kalor suatu sirip, dengan melihat rumus laju aliran kalor q = h A
s
T-T
∞
, sehingga nilai efektivitasnya semakin besar pula dan begitu juga sebaliknya.
Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan dan grafik yang ditampilkan untuk sirip dengan variasi sudut kemiringan, maka didapat suatu kesimpulan bahwa
94
semakin besar sudut kemiringan suatu sirip, maka laju aliran kalornya akan semakin kecil, dan nilai efisiensi pada awal-awal lebih rendah dibandingkan sirip dengan
sudut kemiringan kecil, namun seiring berjalannya waktu hingga mencapai keadaan tunak nilai efisiensinya justru semakin tinggi, sedangkan nilai efektivitasnya dari
waktu ke waktu hingga mencapai keadaan tunak semakin kecil.
4.2.3 Pembahasan Perhitungan untuk Variasi Sisi Dua Dasar Penampang Sirip
