1.4.1 Benda Uji
Benda uji sirip  yang diteliti mempunyai  bentuk  geometri  dengan penampang belah ketupat yang berubah terhadap posisi x seperti pada Gambar 1.1
Gambar 1.1  Sirip Berpenampang Belah Ketupat yang Berubah Terhadap Posisi
Keterangan pada Gambar 1.1 T
b
= suhu dasar sirip, °C D1
= panjang diagonal 1, m D2
= panjang diagonal 2, m = suhu fluida, °C
h = koefisien perpindahan panas konveksi, Wm
2
˚C L
= panjang sirip, m PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
α = sudut kemiringan sirip,
1.4.2 Kondisi Awal
Kondisi  awal  sirip  memiliki  suhu  yang  merata  sebesar  T  =  T
i
dan  memiliki persamaan kondisi awal seperti Persamaan 1.1 .
T x,t = T x,0 = Ti ; 0 x   L, t = 0 ................................................... 1.1
1.4.3 Kondisi Batas
Penelitian  ini  memiliki  dua  kondisi  batas,  yaitu  kondisi  batas  pada  dasar  sirip dan kondisi batas pada ujung sirip yang dinyatakan pada Persamaan 1.2 dan 1.3.
  Kondisi Batas Dasar Sirip
Tx,t = T0,t = T
b
; x = 0 , t 0 .............................................................. 1.2
  Kondisi Batas Ujung Sirip
Pada Persamaan 1.1 hingga Persamaan 1.3 : Tx,t  = suhu sirip pada posisi x, pada waktu t, °C
= suhu awal sirip,  °C = suhu fluida sekitar sirip, °C
T
b
= suhu dasar sirip, °C = luas selimut sirip, m
2
A = luas penampang sirip, m
2
ρ = massa jenis sirip, kgm
3
c = kalor jenis sirip, Jkg
˚C t
= waktu, detik x
= posisi node yang ditinjau dari dasar sirip, m k
= konduktivitas termal , Wm˚C
h = koefisien perpindahan kalor konveksi, Wm
2
˚C L
= panjang total sirip, m
1.4.4 Asumsi
Asumsi yang berlaku dalam penelitian ini adalah: a.
Temperatur fluida dan nilai koefisien perpindahan kalor konveksi h disekitar sirip diasumsikan seragam dan tidak berubah.
b. Tidak  terjadi  perubahan  bentuk  sirip  tidak  mengalami  penyusutan  ataupun
mengalami pemuaian. c.
Material sirip diasumsikan homogen massa jenis ρ, konduktivitas termal bahan k, dan kalor jenis c dan tidak berubah terhadap waktu.
d. Tidak ada pembangkitan energi dari dalam sirip.
e. Kondisi sirip dalam keadaan tak tunak.
f. Perpindahan kalor konduksi di dalam sirip terjadi hanya dalam satu arah, arah x.
g. Penelitian dilakukan dengan menggunakan metode numerik dan tidak dilakukan
dengan  metode  analitis  dan  eksperimen  dikarenakan  adanya  keterbatasan  sarana dan keterbatasan waktu.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dari peneltian peneliti adalah: a.
Dapat digunakan sebagai refrensi bagi peneliti yang ingin melakukan penelitian terkait efektifitas dan efisiensi pada sirip dengan luas penampang sirip berubah
terhadap posisi dengan cara komputasi b.
Hasil  penelitian  dapat  dipergunakan  untukmenambah  kepustakaan  pada perpustakaan
8
BAB II DASAR TEORI
DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Definisi Perpindahan Panas
Panas adalah suatu bentuk energi yang dapat berpindah dari satu sistem ke sistem yang lain dengan perbedaan temperatur sebagai parameternya. Perpindahan
panas  adalah  suatu  ilmu  yang  berhubungan  dengan  penentuan  besaran  dari perpindahan energi. Ilmu mengenai perpindahan panas tidak sekedar menjelaskan
bagaimana  energi  dapat  berpindah  dari  satu  material  ke  material  lain  atau  dari suatu  titik,  ke  titik  yang  lain,  tetapi  dapat  pula  memprediksi  laju  perpindahan
panas  yang  terjadi  pada  kondisi  tertentu.  Ilmu  perpindahan  panas  juga  erat kaitannya  dengan  hukum  termodinamika  namun  ilmu  termodinamika  hanya
mampu  untuk  menghitung  energi  yang  digunakan  untuk  mengubah  sistem  dari suatu  keadaan  setimbang  ke  keadaan  setimbang  yang  lain  tanpa  mengetahui
seberapa cepat perpindahan yang terjadi. Hal ini terjadi karena perpindahan panas yang terjadi berlangsung tidak dalam keadaan setimbang. Jenis-jenis perpindahan
panas  antara  lain  adalah  perpindahan  panas  secara  konduksi,perpindahan  panas secara konveksi, dan perpindahan panas secara radiasi.
2.2 Perpindahan Panas Konduksi
Konduksi adalah proses perpindahan panas melalui benda padat  dari satu bagian  ke  bagian  yang  lain  dengan  perubahan  temperatur  sebagai  parameternya,
tanpa diikuti oleh perpindahan partikelnya dan disertai perpindahan energi kinetik PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
dari setiap molekulnya. Perpindahan panas konduksi ini dapat terjadi apabila ada media rambat yang bersifat diam.
Gambar 2.1 Proses Perpindahan Panas Konduksi Persamaan perpindahan panas secara konduksi menurut Fourier dapat dinyatakan
dengan Persamaan 2.1 :
...................................................................................................... 2.1
Pada Persamaan 2.1  : q
: Laju perpindahan kalor konduksi, W k
: konduktivitas termal bahan, Wm°C A
: luas penampang tegak lurus terhadap arah rambatan panas, m
2
ΔT : perbedaan temperatur antara titik perpindahan panas, °C
Δx : jarak antar titik perpindahan panas, m
Tanda  minus  pada  persamaan  perpindahan  panas  secara  konduksi  tersebut dimaksudkan  agar  persamaan  di  atas  memenuhi  hukum  kedua  termodinamika,
yaitu panas akan mengalir dari suhu yang tinggi ke suhu yang rendah. Jika dilihat secara seksama, persamaan perpindahan panas secara konduksi
Fourier  ini  mirip  dengan  persamaan  konduksi  elektrik  milik  Ohm,  jika  pada persamaan  Fourier  terdapat  nilai  k  yang  merupakan  konduktivitas  termal  maka
pada  persamaan  milik  Ohm  terdapat  ρ  yang  merupakan  resistensi  elektrik. Dikarenakan  kesamaan  bentuk  persamaan,  maka  dapat  dianalogikan  bahwa
konduktivitas termal panas memiliki kemiripan dengan model elektrik milik Ohm.
2.3 Konduktivitas Termal Material
Konduktivitas  termal  bahan  k  bukanlah  sebuah  konstanta  yang  selalu bernilai  konstan,  tetapi  nilai  konduktivitas  termal bahan ini dapat  berubah sesuai
fungsi  temperatur.  Walaupun  berubah  sesuai  fungsi  temperatur,  dalam kenyataannya  perubahannya  sangat  kecil  sehingga  diabaikan.  Bahan  yang
memiliki  nilai  konduktivitas  tinggi  dinamakan  konduktor  dan  bahan  yang memiliki  nilai  konduktivitas  rendah  dinamakan  isolator.  Dapat  dikatakan  bahwa
konduktivitas  termal  bahan  merupakan  suatu  besaran  intensif  material,  yang menunjukkan  kemampuan  material  menghantarkan  panas.  Konduktivitas  termal
menunjukkan  saberapa  cepat  panas  dapat  mengalir  pada  suatu  material.  Nilai konduktivitas termal dapat dilihat pada Tabel 2.1.