Data Hasil Pengujian Perhitungan Data

BAB IV DATA DAN ANALISA

Pada bab ini akan dianalisis mengenai pengaruh bilangan Reynolds dan jarak antar titik pusat sirip dalam arah aliran udara streamwise direction terhadap karakteristik perpindahan panas dan penurunan tekanan serta unjuk kerja termal dari sirip-sirip pin ellips susunan selang-seling dalam saluran segiempat. Pengujian dilakukan dengan variasi kecepatan aliran udara masuk antara 0,5 ms – 6 ms, dan jarak antar titik pusat sirip dalam arah aliran udara streamwise direction yaitu sebesar 25 mm, 30 mm, 37,5 mm dan 50 mm. Data yang diperoleh dalam pengujian ini, yaitu kecepatan aliran udara masuk, temperatur udara masuk seksi uji, temperatur udara keluar seksi uji, temperatur plat dasar, penurunan tekanan serta tegangan listrik dan arus listrik yang disuplai ke heater dan fan hisap. Sistem dijalankan sampai didapatkan temperatur pada kondisi tunak pada tiap variasi pengujian. Proses pengambilan data adalah setiap 15 menit hingga tercapai kondisi tunak.

4.1 Data Hasil Pengujian

Pengujian dilakukan di Laboratorium Perpindahan Panas dan Termodinamika Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Gambar 4.1 Posisi titik pengukuran temperatur udara Dari hasil pengamatan temperatur udara masuk seksi uji, temperatur udara keluar seksi uji, temperatur plat dasar, penurunan tekanan, kecepatan aliran udara masuk serta tegangan listrik dan arus listrik yang disuplai ke heater dan fan hisap saat pengujian pada kondisi tunak, selengkapnya tercantum dalam lampiran.

4.2. Perhitungan Data

Berikut akan ditampilkan perhitungan untuk variasi spesimen 1 dan Spesimen 5 Data spesimen dan seksi uji: Panjang seksi uji L t = 250 mm = 0,25 m Tinggi sirip H = 75 mm = 0,075 m Panjang sumbu mayor 2a sirip pin = 15 mm = 0,015 m Panjang sumbu minor 2b sirip pin = 6 mm = 0,006 m Equal circumference diameter sirip pin ellips D π = 10,5 mm = 0,0105 m Panjang spesimen L = 200 mm = 0,2 m Lebar spesimen W b = 150 mm = 0,15 m Contoh perhitungan 1. Spesimen 1 S x D π = 3,57; S y D π = 2,38 pada kecepatan aliran udara 0,5 ms Data hasil pengujian: Tegangan heater = V h = 36 V T in, rata-rata = in T = 26,1 o C = 299,1 K Arus heater = I h = 2,2 A T out,, rata-rata = out T = 35,2 o C = 308,2 K Tegangan fan = V f = 89 V T base, rata-rata = b T = 60,1 o C = 333,1 K Arus fan = I f = 1,1 A Beda ketinggian fluida manometer = h = 0,5 mm  Pumping power  cos I V P f f fan . .  0,8 x A 1,1 x V 89  W 32 , 78   Temperatur film   2 out in f T T T     2 K 308,2 1 , 99 2   K 6 , 303   Properti udara 3 1 , 299 m kg 1,1655994  K  tabel Incropera   2 4 10 ] 2 10 7 , 7 8185 , 9 [ x T T x x C out in p     2 4 10 ] 6 , 303 10 7 , 7 8185 , 9 [ x x x    kg.K J 1005,2272    3 2 10 ] 2 10 495 , 7 7415 , 3 [      x T T x x k out in 3 2 10 ] 6 , 303 10 495 , 7 7415 , 3 [     x x x m.K W 0,02649632    6 2 10 ] 2 10 483 , 4 9934 , 4 [      x T T x x out in  6 2 10 ] 6 , 303 10 483 , 4 9934 , 4 [     x x x m.s kg 4 0,00001860   Luas penampang melintang saluran udara b W H A .  m 0,15 x m 0,075  2 m 0,01125   Luas total permukaan perpindahan panas                             f f b s N b a N H b a L W A . 2 2 . 2 . . 2 2 2 .                               25 . 2 006 , . 015 , 14 , 3 25 . 075 , . 2 006 , 015 , 14 , 3 m 0,2 x m 0,15 2 m 088 ,   Diameter hidrolik saluran udara P A D h 4    b b W H W H   2 . . 4   m 0,15 m 0,075 x 2 m 0,15 x m 0,075 x 4   m 0,1   Laju aliran panas dari heater  cos . I . V Q h h elect  0,8 x A 2 , 2 x V 36  W 36 , 63   Laju aliran massa udara V A m . .    s m 0,5 x m 01125 , x m kg 165443867 , 1 2 3  s kg 5 0,0065   Laju perpindahan panas konveksi   in out p conv T T C m Q   . .    K 299,1 308,2 x kg.K J 1005,2272 x s kg 0,00655   W 9 , 59   Heat losses yang terjadi pada seksi uji 100 x Q Q Q Q conv conv elect loss   100 x 59,9W W 9 , 59 63,36W  8 , 5   Koefisien perpindahan panas konveksi rata - rata         2 . . . in out b s in out p a T T T A T T C m h              2 K 1 , 99 2 2 , 08 3 K 1 , 33 3 x m 088 , K 1 , 99 2 2 , 08 3 x kg.K J 2272 , 005 1 x s kg 00655 , 2     .K m W 08 , 23 2   Bilangan Nusselt  Duct Nusselt number k D h Nu h .  m.K W 0,02649632 m 0,1 x .K m W 08 , 23 2  106 , 87   Bilangan Reynolds  Duct Reynolds number   h D V Re . .  m.s kg 000018604 , m 0,1 x s m 0,5 x m kg 165443867 , 1 3  66 , 3132   Penurunan tekanan h g P . .    m 0005 , s m 81 , 9 m kg 800 2 3 x x  Pa 92 , 3   Faktor gesekan                        2 Δ 2 V ρ D L P f h t                          2 s m 5 , m kg 165443867 , 1 m 1 , m 25 , ,92Pa 3 2 3 x 762 , 10  2. Spesimen tanpa sirip pada pumping power = 78,32 W Data hasil pengujian: Tegangan heater = V h = 20 V T in, rata-rata = in T = 26,2 o C = 299,2 K Arus heater = I h = 1 A T out,, rata-rata = out T = 27,7 o C = 300,7K Tegangan fan = V f = 89 V T base, rata-rata = b T = 60,1 o C = 333,1K Arus fan = I f = 1,1 A Beda tekanan ketinggian fluida manometer = h = 0,2 mm  Temperatur film   2 out in f T T T     2 K 7 , 300 2 , 99 2   K 300   Properti udara 3 2 , 299 m kg 1,1651328  K  tabel Incropera   2 4 10 ] 2 10 7 , 7 8185 , 9 [ x T T x x C out in p     2 4 10 ] 300 10 7 , 7 8185 , 9 [ x x x    kg.K J 95 , 004 1    3 2 10 ] 2 10 495 , 7 7415 , 3 [      x T T x x k out in 3 2 10 ] 300 10 495 , 7 7415 , 3 [     x x x m.K W 0262265 ,    6 2 10 ] 2 10 483 , 4 9934 , 4 [      x T T x x out in  6 2 10 ] 300 10 483 , 4 9934 , 4 [     x x x m.s kg 0,00001844   Luas penampang melintang saluran udara b W H A .  m 0,15 . m 0,075  2 m 0,01125   Luas total permukaan perpindahan panas b s W L A .  m 0,15 x m 0,2  2 m 0,03   Diameter hidrolik saluran udara P A D h 4    b b W H W H   2 . . 4   m 0,15 m 0,075 x 2 m 0,15 x m 0,075 x 4   m 0,1   Laju aliran panas dari heater  cos . I . V Q h h elect  0,8 x A 1 x V 20  = 16 W  Laju aliran massa udara V A m . .    s m 0,8 x m 01125 , x m kg 1,1651328 2 3  s kg 0,010   Laju perpindahan panas konveksi   in out p conv T T C m Q   . .    K 299,2 - 300,7 x kg.K J 1004,95 x s kg 0,010  W 1 , 15   Heat loss yang terjadi 100 x Q Q Q Q conv conv elect loss   100 x 5,1W 1 W 1 , 15 6W 1   9 , 5   Koefisien perpindahan panas konveksi rata - rata         2 . . . in out b s in out p s T T T A T T C m h              2 K 299,2 7 , 00 3 K 1 , 33 3 x m 0,03 K 2 , 99 2 7 , 00 3 kg.K J 95 , 004 1 x s kg 10 0,0 2     .K m W 18 , 15 2   Bilangan Nusselt  Duct Nusselt number k D h Nu h .  m.K 0,0262265W m 0,1 x .K m 5,18W 1 2  9 , 57   Bilangan Reynolds  Duct Reynolds number   h D V Re . .  m.s kg 00001844 , m 0,1 x s m 0,8 x m kg 1651328 , 1 3  8 , 5054   Penurunan tekanan h g P . .    m 0002 , s m 81 , 9 m kg 800 2 3 x x  Pa 5696 , 1   Faktor gesekan                        2 Δ 2 V ρ D L P f h t                          2 s m 8 , m kg 1651328 , 1 m 1 , m 25 , 1,5696Pa 2 3 x 684 , 1   Unjuk kerja termal pada pin-fin array   p s a h h   .K m W 18 , 15 .K m W 08 , 23 2 2  52 , 1  4.3 Analisis Data 4.3.1.