BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Penelitian
Dari pengujian dan percobaan yang dilakukan pada penelitian ini diperoleh data hasil penelitian. Data yang diambil dari penelitian ini adalah temperatur air
masuk dan air keluar tabung, temperatur udara masuk dan udara keluar selongsong, perbedaan tekanan udara masuk dan keluar selongsong, serta kecepatan udara masuk
selongsong. Temperatur masing-masing diukur dengan menggunakan empat buah termokopel lihat Gambar 3.1 skema alat pengujian dan perbedaan tekanan diukur
dengan menggunakan manometer U. Data hasil penelitian ini ditunjukkan pada lampiran 1.
4.2 Pengolahan Data
Data hasil penelitian kemudian diolah dengan menggunakan persamaan- persamaan atau rumus seperti yang tercantum pada landasan teori. Berdasarkan data
hasil penelitian ini dihitung parameter-parameter seperti yang ditunjukkan pada lampiran 2 yaitu laju aliran massa udara, laju perpindahan kalor, koefisien
perpindahan kalor konveksi, harga bilangan Reynolds, bilangan Nusselts, efektifitas alat penukar kalor, dan faktor gesek pada sisi selongsong. Hasil tersebut kemudian
ditabelkan seperti yang ditunjukkan pada lampiran 3 dan 4 kemudian diplot dalam bentuk grafik. Hasilnya dalam bentuk grafik serta pembahasannya diuraikan dalam
sub-bab berikut ini.
Universitas Sumatera Utara
4.3 Koefisien Perpindahan Kalor
Dalam penelitan ini koefisien perpindahan kalor dapat dinyatakan sebagai nilai koefisien perpindahan kalor konveksi h, yang dinyatakan juga sebagai bilangan
Nusselts Nu. Dari gambar 4.1 dan 4.2 terlihat bahwa perubahan variasi jarak sekat memberikan pengaruh terhadap koefisien perpindahan kalor konveksi dan bilangan
Nusselts. Demikian juga pertambahan laju aliran udara dapat meningkatkan koefisien perpindahan kalor konveksi dan bilangan Nusselts. Diperoleh koefisien perpindahan
kalor konveksi dan bilangan Nusselts terbesar terjadi pada jarak sekat 61,54 mm pada setiap laju aliran udara. Pengaruh ini terjadi akibat bertambahnya efek turbulensi
aliran udara dalam sisi selongsong yang diikuti oleh kenaikan koefisien perpindahan kalor konveksi dan bilangan Nusselts Nu.
2,6 3,1
3,6 4,1
4,6 5,1
1.0 2.0
3.0 4.0
5.0 6.0
7.0 8.0
25 30
35 40
45 50
55 60
65 70
75 Jarak sekat mm
h
u
Gambar 4.1 : Grafik koefisien konveksi h
u
terhadap jarak sekat
Universitas Sumatera Utara
2,6 3,1
3,6 4,1
4,6 5,1
1.0 1.5
2.0 2.5
3.0 3.5
4.0 4.5
25 30
35 40
45 50
55 60
65 70
75 Jarak sekat mm
Nu
u
Gambar 4.2 : Grafik bilangan Nusselts Nu
u
terhadap jarak sekat
Dari gambar 4.3 terlihat bahwa perubahan variasi jarak sekat memberikan pengaruh terhadap bilangan Reynolds, dimana semakin kecil jarak sekat maka nilai
bilangan Reynolds semakin besar. Demikian juga pertambahan laju aliran udara dapat meningkatkan harga bilangan Reynolds. Hal ini juga disebabkan oleh meningkatnya
turbulensi aliran dalam sisi selongsong. Nilai yang paling besar diperoleh pada jarak sekat 32 mm untuk setiap laju aliran udara. Dari gambar 4.4 menunjukkan bahwa
pada setiap laju aliran udara, perubahan bilangan Reynolds Re dapat mempengaruhi harga bilangan Nusselts Nu yang tentunya diikuti oleh koefisien perpindahan kalor
konveksi. Diperoleh nilai bilangan Nusselts Nu yang terbesar terjadi pada jarak sekat 61,54 mm untuk masing-masing laju aliran udara, hal ini juga disebabkan oleh
bertambahnya efek turbulensi aliran dalam sisi selongsong.
Universitas Sumatera Utara
2,6 3,1
3,6 4,1
4,6 5,1
500 1000
1500 2000
2500 3000
25 30
35 40
45 50
55 60
65 70
75
Jarak sekat mm Re
u
Gambar 4.3 : Grafik bilangan Reynolds Re terhadap jarak sekat
2,6 3,1
3,6 4,1
4,6 5,1
1.0 1.5
2.0 2.5
3.0 3.5
4.0 4.5
500 1000
1500 2000
2500 3000
Re
u
Nu
u
Gambar 4.4 : Grafik bilangan Nusselts Nu
u
terhadap Reynolds Re
Universitas Sumatera Utara
Laju perpindahan kalor untuk masing-masing laju aliran udara adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.5. Dari gambar tersebut terlihat bahwa perubahan
jarak sekat memberikan pengaruh terhadap laju perpindahan kalor, demikian juga pertambahan laju aliran udara dapat meningkatkan laju perpindahan kalor. Hal ini
juga disebabkan oleh meningkatnya turbulensi aliran dalam sisi selongsong.
2,6 3,1
3,6 4,1
4,6 5,1
60 80
100 120
140 160
180 200
25 30
35 40
45 50
55 60
65 70
75 Jarak sekat mm
Q
u
Gambar 4.5 : Grafik laju perpindahan kalor terhadap jarak sekat
Pengaruh jarak sekat L
B
terhadap laju perpindahan kalor Q
u
hubungan fungsionalnya dinyatakan dengan persamaan korelasi sebagai berikut :
Q
u
= a + b L
B
+ c L
B 2
+ d L
B 3
Persamaan tersebut diatas merupakan model regresi nonlinier parabola kubik dengan empat buah konstanta regresi yaitu a, b, c, dan d. Untuk menentukan
konstanta-konstanta tersebut dihitung berdasarkan data hasil penelitian, dan regresi
Universitas Sumatera Utara
dari hubungan fungsional persamaan korelasi tersebut diatas menghasilkan konstanta- konstanta sebagai berikut :
a = 617,5706766 b = -29,54493926
c = 0,562162872 d = -0,003452257
sehingga persamaan korelasi empiris Q
u
adalah : Q
u
= 617,571 - 29,545 L
B
+ 0,562 L
B 2
- 0,0035 L
B 3
untuk : 32,00 ≤ L
B
≤ 72,72 [mm]
60 80
100 120
140 160
180
25 30
35 40
45 50
55 60
65 70
75 Jarak sekat mm
Q
u
Gambar 4.6 : Grafik regresi laju perpindahan kalor terhadap jarak sekat
Persamaan korelasi tersebut diatas ditunjukkan dalam grafik regresi seperti pada gambar 4.6. Dari grafik regresi tersebut terlihat bahwa letak titik-titik dalam
diagram pencarnya sangat dekat dengan grafik regresi.
Universitas Sumatera Utara
Laju perpindahan kalor maksimum dapat ditentukan sebagai berikut : Q
u
= 617,571 - 29,545 L
B
+ 0,562 L
B 2
- 0,0035 L
B 3
2
0105 ,
124 ,
1 545
, 29
B B
B u
L L
dL dQ
− +
− =
dimana,
=
B u
dL dQ
maka,
2
0105 ,
124 ,
1 545
, 29
B B
L L
− +
− =
dan dari persamaan diatas diperoleh L
B
= 63,95307 Sehingga dapat dinyatakan bahwa laju perpindahan kalor maksimum terjadi
pada jarak sekat 63,95 [mm].
4.4 Formulasi Korelasi Bilangan Nusselts Nu terhadap Bilangan Reynolds Re dan Bilangan Prandtl Pr
Kategori