Efektivitas dan efisiensi sirip dengan luas penampang fungsi posisi berpenampang segiempat kasus satu dimensi pada keadaan tak tunak.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
ABSTRAK
Sirip merupakan piranti yang sangat penting dalam proses kerja suatu mesin.
Sirip berfungsi sebagai media pendingin pada mesin yang bekerja dengan cara
memperbesar luasan suatu mesin. Dengan luasan mesin yang semakin besar, maka
perpindahan panas yang terjadi pun semakin cepat. Tujuan dari penelitian ini adalah
a) Mengetahui pengaruh panjang sisi dasar penampang sirip terhadap distribusi suhu,
laju aliran kalor, efisiensi, dan efektivitas sirip untuk kasus 1 dimensi, keadaan tak
tunak dengan luas penampang segiempat yang berubah terhadap posisi. b)
Mengetahui pengaruh sudut kemiringan sirip terhadap distribusi suhu, laju aliran
kalor, efisiensi, dan efektivitas sirip untuk kasus 1 dimensi, keadaan tak tunak dengan
luas penampang segiempat yang berubah terhadap posisi. c) Mengetahui pengaruh
nilai koefisien perpindahan kalor konveksi terhadap distribusi suhu, laju aliran kalor,
efisiensi, dan efektivitas sirip untuk kasus 1 dimensi, keadaan tak tunak dengan luas
penampang segiempat yang berubah terhadap posisi. d) Mengetahui pengaruh jenis
material bahan sirip terhadap distribusi suhu, laju aliran kalor, efisiensi, dan
efektivitas sirip untuk kasus 1 dimensi, keadaan tak tunak dengan luas penampang
segiempat yang berubah terhadap posisi. e) Mengetahui pengaruh panjang sirip
terhadap distribusi suhu, laju aliran kalor, efisiensi, dan efektivitas sirip untuk kasus 1
dimensi, keadaan tak tunak dengan luas penampang segiempat yang berubah terhadap
posisi.
Perhitungan distribusi suhu pada penelitian dilakukan dengan menggunakan
metode komputasi, dengan metode beda cara hingga eksplisit. Sirip mempunyai
massa jenis ρ,konduktivitas termal bahan k, dan kalor jenis c yang diasumsikan
homogen dan tidak berubah terhadap suhu. Suhu dasar sirip, Tb = 100 ̊C dan
dipertahankan tetap dari waktu ke waktu, pada saat t=0, suhu awal disetiap volume
kontrol merata sebesar T=Ti=100 ̊C, dan suhu fluida diasumsikan 30 ̊C. Variasi dari
penelitian ini adalah panjang sisi dasar sirip, sudut kemiringan sirip, koefisien
perpindahan kalor konveksi h, material bahan sirip, dan panjang sirip.
Hasil penelitian terhadap sirip dengan penampang segiempat yang luasnya
berubah terhadap posisi adalah a) Semakin besar panjang sisi dasar sirip, maka laju
aliran kalornya akan semakin besar, efisiensi pun akan semakin besar namun
sebaliknya, efektivitasnya semakin rendah. b) 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 keadaan tunak nilai efisiensinya justru semakin tinggi,
sedangkan nilai efektivitasnya dari waktu ke waktu hingga mencapai keadaan tunak
semakin kecil. c) Semakin besar koefisien perpindahan kalor konveksi (h) yang
vii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
diberikan ke sirip, maka laju aliran kalornya akan semakin besar, namun efisiensi dan
efektivitasnya justru akan semakin rendah. d) Semakin besar difusivitas termal suatu
bahan, maka laju aliran kalor yang didapat sirip semakin besar pula. Selain nilai laju
aliran kalor yang semakin besar, semakin besar difusivitas termal suatu bahan juga
akan menghasilkan nilai efisiensi dan efektivitas yang semakin besar pula. e)
Semakin panjang suatu sirip, maka laju aliran kalornya akan semakin besar, tetapi
efisiensi sirip akan semakin rendah namun sebaliknya, efektivitas sirip akan semakin
tinggi.
Kata kunci : perpindahan kalor, sirip, distribusi suhu
viii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
ABSTRACT
Fin is one of the most important device in a machine. Fin can extend the surface
of the machine, so machine can cooling down faster than before while it make some
works. If the machine’s surface extended, the heat transfer can occur faster than
before. The purposes of this experiment are : a) Determine the effect of fin’s base
length on heat distributions, heat transfers, efficiency, and effectiveness in dropshaped rectangular fin in one dimensional case and in unsteady state condition. b)
Determine the effect of fin’s oblique angle on heat distributions, heat transfers,
efficiency, and effectiveness in drop-shaped rectangular fin in one dimensional case
and in unsteady state condition. c) Determine the effect of heat transfer coefficient on
heat distributions, heat transfers, efficiency, and effectiveness in drop-shaped
rectangular fin in one dimensional case and in unsteady state condition. d) Determine
the effect of fin’s materials on heat distributions, heat transfers, efficiency, and
effectiveness in drop-shaped rectangular fin in one dimensional case and in unsteady
state condition. e) Determine the effect of fin’s total length on heat distributions, heat
transfers, efficiency, and effectiveness in drop-shaped rectangular fin in one
dimensional case and in unsteady state condition.
The calculation of heat distributions in this experiment was done by
computational method and numerical simulation, with finite-difference method. Fin’s
material have density ρ, thermal conductivity k, and specific heat c which are
considered uniform and unchanging from time to time. The temperature of fin’s base,
Tb =100˚C and remained unchanging as the time goes by. At t=0 s, the initial
temperature in every control volume of fin are considered uniform, which are T=Ti,
while the temperature of air around the fin is fixed at T∞ = 30˚C. Variations used in
this experiment are fin’s base length, fin’s oblique angle, heat transfer coefficient,
fin’s materials, and fin’s total length.
The experiment of this rectangular drop-shaped fin gave the exact resukts :a) the
longer fin’s base length, the higher heat transfers and fin’s efficiency, and in the other
hand,the lower effectiveness of the fin. b) the higher fin’s oblique angle, the higher
the fin’s efficiency, while heat transfers and effectiveness of the fin shows decreased
trends. c) the higher heat transfer coefficient, heat transfers become higher also, but
the efficiency and effectiveness of the fin become lower. d) the higher the thermal
difusivity of fin’s materials, the value of heat transfer, efficiency, and effectiveness of
ix
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
the fin shows increased trends. e) the longer fin’s total length, the value of heat
transfers and effectiveness of the fin become higher, while the value of fin’s
efficiency become lower.
Key words : heat transfer, fin, heat distributions.
x
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
EFEKTIVITAS DAN EFISIENSI SIRIP DENGAN LUAS
PENAMPANG FUNGSI POSISI BERPENAMPANG SEGIEMPAT
KASUS SATU DIMENSI PADA KEADAAN TAK TUNAK
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
Memperoleh gelar Sarjana Teknik Mesin
oleh :
MARCELLUS RUBEN WINASTWAN
NIM : 125214057
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2016
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
EFEKTIVITAS DAN EFISIENSI SIRIP DENGAN LUAS
PENAMPANG FUNGSI POSISI BERPENAMPANG SEGIEMPAT
KASUS SATU DIMENSI PADA KEADAAN TAK TUNAK
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
Memperoleh gelar Sarjana Teknik Mesin
oleh :
MARCELLUS RUBEN WINASTWAN
NIM : 125214057
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2016
i
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
EFFECTIVENESS AND EFFICIENCY OF ONE DIMENSIONAL
RECTANGULAR FIN WITH SECTIONAL AREA FUNCTION OF
POSITION IN UNSTEADY STATE CONDITION
FINAL PROJECT
As partial fullfilment of the requirement
to obtain Sarjana Teknik Mesin degree
by :
MARCELLUS RUBEN WINASTWAN
Student Number : 125214057
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2016
ii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
EFEKTIVITAS
ES:*IENS} SHRIP DT,NGAN LUAS
PENAPIPANG FUNGSI POSISI BNRPENAVTPANG SEGIEMPAT
KA$US SATUDIMENSIPAI}A KEADAAN TAK TUIYAK
ril
B.AN:
w
Dosen Pembirnbing Skripsi
Ir. PK Purwadi, MT
iii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
EFEKTIWTAS
EFISIENSI SIRIP DENGAN LUAS
PENAMPAI\TG FTJNGSI POSI$ BERPENAMPANG SEGIEMPAT
KASUS SATU DIMENSI PADA KT'AIIAAI\ TAK TTJNAK
DANT
Dipersiapkan dan disusun oleh
NAMA
NIM
:
:
MARCELLUS RUBEN WINASTWAN
:125214A57
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji
Padatanggal 13 Januari 2016
Susunan Dewan Penguji
Nama Lengkap
Ketua
: Dr. Asan Damanik
Sekretaris
: Doddy Purwadianto, ST,
Anggota
:
MT
Ir. PK. Purwadi, MT
Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyamtan
Untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Yogyakarta, 13 Januan 2016
Fakultas Sains dan Teknologi
G'-'II-"rt
ilm\-
(:'t-#-f$
Rosa, S.Si,, M.Sc.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
PER}TYATAAN KEASLIAN KARYA
Dengan
ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya
yang pernah digunakan untuk memperoleh gelar kesarjanaan disuatu Perguruan
Tinggi, dan sepanjang sepengetahuao saya juga tidak terdapat karya atau pendapat
yang pemah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu
dalam naskatr ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta 13 Januari 2016
Marcellus Ruben Winastwan
1.:,
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
LEMBAR PER}TYATAAIY PERSETUJUAI\I
PT]BLIKASI KARYA ILMIAII T]NTT]K KEPENTINGAhI
AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma
:
: Marcellus Ruben Winastwan
NomorMahasiswa :125214057
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan
Universitas Sanata Dharma kuyailmiah yang berjudul
:
Efektivitas dan Efrsiensi Sirip dengan Luas Penampang Fungsi Posisi
Berpenampeng Segiempat Kasus Satu Dimensi Pada Keadaan Tak Tunak
Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada
perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam
bentuk media yang lain, mengelolanya di internet atau media lain untuk kepentingan
akademis tanpa perlu meminta rjin dari saya namun memberikan royalty kepada saya
selamatetap menyantumkan nrlma saya sebagai penulis.
Demikian pernyatamin saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakata
13 Januari 2016
Marcellus Ruben Winastwan
vl
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
ABSTRAK
Sirip merupakan piranti yang sangat penting dalam proses kerja suatu mesin.
Sirip berfungsi sebagai media pendingin pada mesin yang bekerja dengan cara
memperbesar luasan suatu mesin. Dengan luasan mesin yang semakin besar, maka
perpindahan panas yang terjadi pun semakin cepat. Tujuan dari penelitian ini adalah
a) Mengetahui pengaruh panjang sisi dasar penampang sirip terhadap distribusi suhu,
laju aliran kalor, efisiensi, dan efektivitas sirip untuk kasus 1 dimensi, keadaan tak
tunak dengan luas penampang segiempat yang berubah terhadap posisi. b)
Mengetahui pengaruh sudut kemiringan sirip terhadap distribusi suhu, laju aliran
kalor, efisiensi, dan efektivitas sirip untuk kasus 1 dimensi, keadaan tak tunak dengan
luas penampang segiempat yang berubah terhadap posisi. c) Mengetahui pengaruh
nilai koefisien perpindahan kalor konveksi terhadap distribusi suhu, laju aliran kalor,
efisiensi, dan efektivitas sirip untuk kasus 1 dimensi, keadaan tak tunak dengan luas
penampang segiempat yang berubah terhadap posisi. d) Mengetahui pengaruh jenis
material bahan sirip terhadap distribusi suhu, laju aliran kalor, efisiensi, dan
efektivitas sirip untuk kasus 1 dimensi, keadaan tak tunak dengan luas penampang
segiempat yang berubah terhadap posisi. e) Mengetahui pengaruh panjang sirip
terhadap distribusi suhu, laju aliran kalor, efisiensi, dan efektivitas sirip untuk kasus 1
dimensi, keadaan tak tunak dengan luas penampang segiempat yang berubah terhadap
posisi.
Perhitungan distribusi suhu pada penelitian dilakukan dengan menggunakan
metode komputasi, dengan metode beda cara hingga eksplisit. Sirip mempunyai
massa jenis ρ,konduktivitas termal bahan k, dan kalor jenis c yang diasumsikan
homogen dan tidak berubah terhadap suhu. Suhu dasar sirip, Tb = 100 ̊C dan
dipertahankan tetap dari waktu ke waktu, pada saat t=0, suhu awal disetiap volume
kontrol merata sebesar T=Ti=100 ̊C, dan suhu fluida diasumsikan 30 ̊C. Variasi dari
penelitian ini adalah panjang sisi dasar sirip, sudut kemiringan sirip, koefisien
perpindahan kalor konveksi h, material bahan sirip, dan panjang sirip.
Hasil penelitian terhadap sirip dengan penampang segiempat yang luasnya
berubah terhadap posisi adalah a) Semakin besar panjang sisi dasar sirip, maka laju
aliran kalornya akan semakin besar, efisiensi pun akan semakin besar namun
sebaliknya, efektivitasnya semakin rendah. b) 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 keadaan tunak nilai efisiensinya justru semakin tinggi,
sedangkan nilai efektivitasnya dari waktu ke waktu hingga mencapai keadaan tunak
semakin kecil. c) Semakin besar koefisien perpindahan kalor konveksi (h) yang
vii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
diberikan ke sirip, maka laju aliran kalornya akan semakin besar, namun efisiensi dan
efektivitasnya justru akan semakin rendah. d) Semakin besar difusivitas termal suatu
bahan, maka laju aliran kalor yang didapat sirip semakin besar pula. Selain nilai laju
aliran kalor yang semakin besar, semakin besar difusivitas termal suatu bahan juga
akan menghasilkan nilai efisiensi dan efektivitas yang semakin besar pula. e)
Semakin panjang suatu sirip, maka laju aliran kalornya akan semakin besar, tetapi
efisiensi sirip akan semakin rendah namun sebaliknya, efektivitas sirip akan semakin
tinggi.
Kata kunci : perpindahan kalor, sirip, distribusi suhu
viii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
ABSTRACT
Fin is one of the most important device in a machine. Fin can extend the surface
of the machine, so machine can cooling down faster than before while it make some
works. If the machine’s surface extended, the heat transfer can occur faster than
before. The purposes of this experiment are : a) Determine the effect of fin’s base
length on heat distributions, heat transfers, efficiency, and effectiveness in dropshaped rectangular fin in one dimensional case and in unsteady state condition. b)
Determine the effect of fin’s oblique angle on heat distributions, heat transfers,
efficiency, and effectiveness in drop-shaped rectangular fin in one dimensional case
and in unsteady state condition. c) Determine the effect of heat transfer coefficient on
heat distributions, heat transfers, efficiency, and effectiveness in drop-shaped
rectangular fin in one dimensional case and in unsteady state condition. d) Determine
the effect of fin’s materials on heat distributions, heat transfers, efficiency, and
effectiveness in drop-shaped rectangular fin in one dimensional case and in unsteady
state condition. e) Determine the effect of fin’s total length on heat distributions, heat
transfers, efficiency, and effectiveness in drop-shaped rectangular fin in one
dimensional case and in unsteady state condition.
The calculation of heat distributions in this experiment was done by
computational method and numerical simulation, with finite-difference method. Fin’s
material have density ρ, thermal conductivity k, and specific heat c which are
considered uniform and unchanging from time to time. The temperature of fin’s base,
Tb =100˚C and remained unchanging as the time goes by. At t=0 s, the initial
temperature in every control volume of fin are considered uniform, which are T=Ti,
while the temperature of air around the fin is fixed at T∞ = 30˚C. Variations used in
this experiment are fin’s base length, fin’s oblique angle, heat transfer coefficient,
fin’s materials, and fin’s total length.
The experiment of this rectangular drop-shaped fin gave the exact resukts :a) the
longer fin’s base length, the higher heat transfers and fin’s efficiency, and in the other
hand,the lower effectiveness of the fin. b) the higher fin’s oblique angle, the higher
the fin’s efficiency, while heat transfers and effectiveness of the fin shows decreased
trends. c) the higher heat transfer coefficient, heat transfers become higher also, but
the efficiency and effectiveness of the fin become lower. d) the higher the thermal
difusivity of fin’s materials, the value of heat transfer, efficiency, and effectiveness of
ix
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
the fin shows increased trends. e) the longer fin’s total length, the value of heat
transfers and effectiveness of the fin become higher, while the value of fin’s
efficiency become lower.
Key words : heat transfer, fin, heat distributions.
x
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
KATA PENGAh{TAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Matra atas limpahan
rahmatNya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi
ini dengan baik
dan tepat
pada waktunya.
Skripsi ini menrpakan salah satu syarat wajib bagi setiap mahasiswa Jurusan
Teknik Mesin Universitas Sanata Dharrra untuk mendapatkan gelar
Sl
Teknik
Mesin.
Berkat bimbingan, nasihat, dan doa yang diberikan oleh berbagai pihalq
akhimya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik dan juga maksimal.
Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati dan ketulusano penulis mengucapkan
terima kasih sbesar-besarnya kepada
1.
:
Paulina Heruningsih Prima Rosa S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Pwwadi, M.T., selaku Ketua Program
Studi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta dan sekaligus sebagai Dosen Pembimbing
Skripsi.
3.
Drs. Vet. Asan Damanik, M.Si. , selaku Dosen Pembimbing Akademik
4.
Dionisius Anas Rachmad Alexander dan Agnes Riyanti Dewantari sebagai kedua
orang tua saya yang selalu memberi semangat baik berupa materi maupun
spiritual.
5. Atanasius Reno Riandru,
dan Reinardus Mario Rosario yang tak henti-hentinya
memberi bantuan dan semangat kepada penulis
xl
.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
6.
Seluruh Dosen Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma atas semua ilmu yang telah diberikan kepada penulis
selama perkuliatran
7.
Selwuh Tenaga Kependidikan Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan
Teknologi yang telah membantu penulis selama perkuliahan hingga selesainya
penulisan skripsi ini.
8.
Semua teman-teman Teknik Mesin dan pihak yang tidak dapat penulis sebutkan
satu persatu yang telah memberikan bantuan moril maupun material sehingga
proses penyelesaian skripsi ini berjalan dengan lancar.
Akhir kata penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini tidaklah sempurna,
karena tidak ada gading yang tak retak sehingga
kritik dan saran yang bersifat
membangun dari pembaca sangat diharapkan demi penyempurnaan skripsi
kemudian hari. Akhinrya besar harapan penulis agar skripsi
ini di
ini dapat bermanfaat
bagi kita semua.
Yogyakarta, l3 Januari 2016
xil
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .............................................................................................
i
TITLE PAGE .........................................................................................................
ii
HALAMAN PERSETUJUAN ..............................................................................
iii
HALAMAN PENGESAHAN ...............................................................................
iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ...............................................................
v
LEMBAR PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH .............................
vi
ABSTRAK ............................................................................................................
vii
ABSTRACT …………………………………………………………………..….
ix
KATA PENGANTAR ..........................................................................................
xi
DAFTAR ISI .........................................................................................................
xiii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................
xx
DAFTAR TABEL ................................................................................................
xxix
BAB I PENDAHULUAN .....................................................................................
1
1.1
Latar Belakang ...............................................................................
1
1.2
Rumusan Masalah ..........................................................................
3
1.3
Tujuan Penelitian ...........................................................................
3
1.4
Batasan Penelitian ..........................................................................
4
1.4.1 Benda Uji ...........................................................................
5
1.4.2 Kondisi Awal ......................................................................
6
xiii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
1.4.3 Kondisi Batas ......................................................................
6
1.4.4 Asumsi ................................................................................
7
Manfaat Penelitian .........................................................................
8
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ......................................
9
1.5
2.1
Definisi Perpindahan Panas ............................................................
9
2.2
Perpindahan Panas Konduksi .........................................................
10
2.3
Konduktivitas Termal Material ......................................................
12
2.4
Perpindahan Panas Konveksi .........................................................
15
2.4.1 Konveksi Bebas ..................................................................
17
2.4.1.1
Bilangan Rayleigh ……………………………..
18
2.4.1.2
Bilangan Nusselt ……………………...……….
19
2.4.2 Konveksi Paksa ...................................................................
20
2.4.2.1
Aliran Laminer ………………………………...
21
2.4.2.2
Aliran Turbulen ……………………………….
21
2.4.2.3
Koefisien Perpindahan Kalor Konveksi ……....
21
2.5
Perpindahan Panas Radiasi ............................................................
23
2.6
Sirip ................................................................................................
25
2.7
Laju Perpindahan Panas .................................................................
27
2.8
Efisiensi Sirip .................................................................................
28
2.9
Efektivitas Sirip ..............................................................................
30
2.10 Tinjauan Pustaka ............................................................................
30
xiv
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
BAB III PERSAMAAN DISKRIT DI SETIAP VOLUME KONTROL ……….
34
3.1
Kesetimbangan Energi Pada Volume Kontrol ...............................
34
3.2
Penerapan Metode Numerik Pada Persoalan .................................
37
3.2.1 Persamaan Numerik Untuk Volume Kontrol di Dasar
3.3
Sirip ……………………………………………………….
38
3.2.2 Penurunan Persamaan Numerik untuk Volume Kontrol di
Posisi Tengah Sirip ……………………………………...
39
3.2.3 Penurunan Persamaan Numerik untuk Volume Kontrol di
Posisi Ujung Sirip ………………………………………...
45
Penerapan Rumus Dalam Persoalan ...............................................
51
3.3.1 Mencari Sisi dan Luas Pada Sirip yang Luasnya Berubah
Terhadap Posisi ...................................................................
51
3.3.2 Mencari Luas Selimut Pada Sirip yang Luasnya Berubah
Terhadap Posisi ...................................................................
53
3.3.3 Mencari Volume Pada Sirip yang Luasnya Berubah
Terhadap Posisi ..................................................................
54
BAB IV METODOLOGI PENELITIAN .............................................................
56
4.1
Obyek Penelitian ............................................................................
56
4.2
Alur Penelitian ...............................................................................
57
4.3
Alat Bantu Penelitian .....................................................................
59
4.4
Variasi Penelitian ...........................................................................
59
xv
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
4.5
Langkah- Langkah Penelitian ........................................................
60
4.6
Cara Pengambilan Data ..................................................................
62
4.7
Cara Pengolahan Data ....................................................................
62
4.8
Cara Menyimpulkan .......................................................................
63
BAB V HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN ........
64
5.1
Hasil Perhitungan dan Pengolahan Data ........................................
5.1.1
5.1.2
64
Hasil Perhitungan untuk Variasi Panjang Sisi Dasar Sirip
dari Waktu ke Waktu dan Saat Keadaan Tunak ………...
64
5.1.1.1 Distribusi Suhu untuk Variasi Panjang Sisi
Dasar Sirip dari Waktu ke Waktu ……………..
65
5.1.1.2 Laju Aliran Kalor untuk Variasi Panjang Sisi
Dasar Sirip dari Waktu ke Waktu ……………..
68
5.1.1.3 Efisiensi untuk Variasi Panjang Sisi Dasar Sirip
dari Waktu ke Waktu …………………………..
69
5.1.1.4 Efektivitas untuk Variasi Panjang Sisi Dasar
Sirip dari Waktu ke Waktu …………………….
70
5.1.1.5 Distribusi Suhu, Laju Aliran Kalor, Efisiensi,
dan Efektivitas untuk Variasi Panjang Sisi
Dasar Sirip Saat Keadaan Tunak ………………
71
Hasil Perhitungan untuk Variasi Sudut Kemiringan Sirip
Dari Waktu ke Waktu dan Saat Keadaan Tunak ……......
74
5.1.2.1 Distribusi Suhu untuk Variasi Sudut
Kemiringan Sirip Dari Waktu ke Waktu ………
75
5.1.2.2 Laju Aliran Kalor untuk Variasi Sudut
Kemiringan Sirip Dari Waktu ke Waktu ………
78
5.1.2.3 Efisiensi untuk Variasi Sudut Kemiringan Sirip
Dari Waktu ke Waktu ………………………….
79
xvi
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
5.1.3
5.1.4
5.1.2.4 Efektivitas untuk Variasi Sudut Kemiringan
Sirip Dari Waktu ke Waktu ……………………
80
5.1.2.5 Distribusi Suhu, Laju Aliran Kalor, Efisiensi,
dan Efektivitas untuk Variasi Sudut Kemiringan
Sirip Saat Keadaan Tunak ……………………..
81
Hasil Perhitungan untuk Variasi Koefisien Perpindahan
Kalor Konveksi Dari Waktu ke Waktu dan Saat Keadaan
Tunak ……………………………………………………
84
5.1.3.1 Distribusi Suhu untuk Variasi Koefisien
Perpindahan Kalor Konveksi Dari Waktu ke
Waktu ………………………………………….
85
5.1.3.2 Laju Aliran Kalor untuk Variasi Koefisien
Perpindahan Kalor Konveksi Dari Waktu ke
Waktu ………………………………………….
88
5.1.3.3 Efisiensi untuk Variasi Koefisien Perpindahan
Kalor Konveksi Dari Waktu ke Waktu ………..
89
untuk
Variasi
Koefisien
5.1.3.4 Efektivitas
Perpindahan Kalor Konveksi Dari Waktu ke
Waktu ………………………………………….
90
5.1.3.5 Distribusi Suhu, Laju Aliran Kalor, Efisiensi,
dan Efektivitas untuk Variasi Koefisien
Perpindahan Kalor Konveksi Pada Saat Tunak..
91
Hasil Perhitungan untuk Variasi Material Bahan Sirip
Dari Waktu ke Waktu dan Keadaan Tunak ……………...
94
5.1.4.1 Distribusi Suhu untuk Variasi Material Bahan
Sirip Dari Waktu ke Waktu ……………………
95
5.1.4.2 Laju Aliran Kalor untuk Variasi Material Bahan
Sirip Dari Waktu ke Waktu ……………………
98
5.1.4.3 Efisiensi untuk Variasi Material Bahan Sirip
Dari Waktu ke Waktu ………………………….
99
5.1.4.4 Efektivitas untuk Variasi Material Bahan Sirip
Dari Waktu ke Waktu …………………………. 100
xvii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
5.1.4.5 Distribusi Suhu, Laju Aliran Kalor, Efisiensi,
dan Efektivitas untuk Variasi Material Bahan
Sirip Saat Keadaan Tunak …………………….. 101
5.1.5
Hasil Perhitungan untuk Variasi Panjang Sirip dari
Waktu ke Waktu dan Saat Keadaan Tunak ……………... 104
5.1.5.1 Distribusi Suhu untuk Variasi Panjang Sirip
Dari Waktu ke Waktu …………………………. 105
5.1.5.2 Laju Aliran Kalor untuk Variasi Panjang Sirip
Dari Waktu ke Waktu …………………………. 108
5.1.5.3 Efisiensi untuk Variasi Panjang Sirip Dari
Waktu ke Waktu ………………………………. 109
5.1.5.4 Efektivitas untuk Variasi Panjang Sirip Dari
Waktu ke Waktu ………………………………. 110
5.1.5.5 Distribusi Suhu, Laju Aliran Kalor, Efisiensi,
dan Efektivitas untuk Variasi Panjang Sirip
Saat Keadaan Tunak …………………………... 111
5.2
Pembahasan ....................................................................................
114
5.2.1
Pembahasan untuk Variasi Panjang Sisi Dasar Sirip ……
114
5.2.2
Pembahasan Perhitungan untuk Variasi Sudut
Kemiringan Sirip ………………………………………... 117
5.2.3
Pembahasan untuk Variasi Koefisien Perpindahan Kalor
Konveksi ………………………………………………... 121
5.2.4
Pembahasan untuk Variasi Material Bahan Sirip ……….
124
5.2.5
Pembahasan untuk Variasi Panjang Sirip ……………….
130
5.2.6
Pembahasan Perbandingan Grafik Hubungan Efisiensi
dan ξ Pada Literatur dan Hasil Penelitian ……………… 133
xviii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ..............................................................
140
6.1
Kesimpulan ....................................................................................
140
6.2
Saran ...............................................................................................
143
DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................
145
LAMPIRAN ..........................................................................................................
146
xix
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1
Geometri Benda Uji ...............................................................
5
Gambar 2.1
Perpindahan Panas Konduksi .................................................
10
Gambar 2.2
Konduktivitas Termal Beberapa Zat Padat Tertentu ……….
14
Gambar 2.3
Perpindahan Kalor Konveksi .................................................
15
Gambar 2.4
Silinder Dalam Aliran Silang .................................................
20
Gambar 2.5
Berbagai Jenis Muka Sirip .....................................................
25
Gambar 2.6
Berbagai Jenis Variasi Sirip ...................................................
26
Gambar 2.7
Efisiensi Sirip Silinder, Segi-tiga, dan Siku-empat ………...
29
Gambar 3.1
Kesetimbangan Energi Pada Volume Kontrol .......................
34
Gambar 3.2
Keseimbangan Energi Pada Volume Kontrol Sirip ………...
35
Gambar 3.3
Pembagian Volume Kontrol Dalam Sirip …………………..
37
Gambar 3.4
Kesetimbangan Energi Pada Node Yang Terletak di Dasar
Sirip atau di Batas Kiri Sirip ..................................................
Gambar 3.5
Kesetimbangan Energi Pada Node yang Terletak di Dalam
Sirip ........................................................................................
Gambar 3.6
39
Kesetimbangan Energi Pada Node yang Terletak di Batas
Kanan atau Diujung Sirip .......................................................
Gambar 3.7
38
45
Pengecilan Sisi Pada Sirip yang Luasnya Berubah Terhadap
Posisi ......................................................................................
xx
51
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
Gambar 3.8
Luas Selimut Sirip Penampang Segiempat yang Luasnya
Berubah Terhadap Posisi .......................................................
Gambar 3.9
53
Volume Sirip Penampang Segiempat yang Luasnya
Berubah Terhadap Posisi .......................................................
55
Gambar 4.1
Obyek Penelitian ....................................................................
56
Gambar 4.2
Diagram Alir Penelitian .........................................................
58
Gambar 5.1
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium ; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
L = 0,099 m; saat t = 1 s ……………………………………
65
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
L = 0,099 m; saat t = 10 s …………………………………..
65
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
L = 0,099 m; saat t = 25 s …………………………………..
66
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
L = 0,099 m; saat t = 50 s …………………………………..
66
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
L = 0,099 m; saat t = 75 s …………………………………..
67
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
L = 0,099 m; saat t = 100 s …………………………………
67
Grafik Hubungan Laju Aliran Kalor dengan Variasi
Panjang Sisi Dasar Sirip dengan Bahan Alumunium ; h =
250 W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α =
2 ̊ ; L = 0.099 m dari Waktu ke Waktu ……………………
68
Gambar 5.2
Gambar 5.3
Gambar 5.4
Gambar 5.5
Gambar 5.6
Gambar 5.7
xxi
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
Gambar 5.8
Gambar 5.9
Gambar 5.10
Gambar 5.11
Gambar 5.12
Gambar 5.13
Gambar 5.14
Gambar 5.15
Gambar 5.16
Grafik Nilai Efisiensi dengan Variasi Panjang Sisi Dasar
Sirip dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 ̊ ̊C ; Tb =
100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; L = 0.099 m
dari Waktu ke Waktu ……………………………………….
69
Grafik Nilai Efektivitas dengan Variasi Panjang Sisi Dasar
Sirip dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 ̊ ̊C ; Tb =
100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; L = 0.099 m
dari Waktu ke Waktu ……………………………………….
70
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
L = 0,099 m; Saat Keadaan Tunak ………………………...
71
Grafik Nilai Laju Aliran Kalor Pada Variasi Panjang Sisi
Dasar Sirip dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 ̊ ̊C ;
Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; L = 0.099
m Saat Kondisi Tunak ………………………………………
72
Grafik Nilai Efisiensi Pada Variasi Panjang Sisi Dasar Sirip
dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C
; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; L = 0.099 m Saat
Kondisi Tunak ………………………………………………
73
Grafik Nilai Efektivitas Pada Variasi Panjang Sisi Dasar
Sirip dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 ̊ ̊C ; Tb =
100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; L = 0.099 m
Saat Kondisi Tunak …………………………………………
73
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium ; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ;
sisi=0,01 m; L = 0,099 m; saat t =1 s ……………………...
75
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti= 100 ̊C ; T∞ = 30 ̊C ; sisi=0,01
m; L = 0,099 m; saat t= 10 s ………………………………..
75
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium ; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; sisi =
0,01 m; L = 0,099 m; saat t = 25 s ………………………….
76
xxii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
Gambar 5.17
Gambar 5.18
Gambar 5.19
Gambar 5.20
Gambar 5.21
Gambar 5.22
Gambar 5.23
Gambar 5.24
Gambar 5.25
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; sisi =
0,01 m; L = 0,099 m; saat t = 50 s ………………………….
76
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; sisi =
0,01 m; L = 0,099 m; saat t = 75 s ………………………….
77
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; sisi =
0.01 m; L = 0.099 m saat t = 100 s …………………………
77
Grafik Nilai Laju Aliran Kalor dengan Variasi Sudut
Kemiringan Sirip dengan Bahan Alumunium ; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; sisi =
0.01 m; L = 0.099 m dari Waktu ke Waktu ………………...
78
Grafik Nilai Efisiensi dengan Variasi Sudut Kemiringan
Sirip dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 ̊ ̊C ; Tb =
100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; sisi = 0.01 m; L = 0.099
m dari Waktu ke Waktu …………………………………….
79
Grafik Nilai Efektivitas dengan Variasi Sudut Kemiringan
Sirip dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 ̊ ̊C ; Tb =
100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; sisi = 0.01 m; L = 0.099
m dari Waktu ke Waktu …………………………………….
80
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; sisi =
0,01 m; L = 0,099 m; Saat Keadaan Tunak ………………...
81
Grafik Nilai Laju Aliran Kalor dengan Variasi Sudut
Kemiringan Sirip dengan Bahan Alumunium ; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; sisi =
0.01 m; L = 0.099 m Saat Keadaan Tunak …………………
82
Grafik Nilai Efisiensi dengan Variasi Sudut Kemiringan
Sirip dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 ̊ ̊C ; Tb =
100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; sisi = 0.01 m; L = 0.099
m Saat Keadaan Tunak ……………………………………..
83
xxiii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
Gambar 5.26
Gambar 5.27
Gambar 5.28
Gambar 5.29
Gambar 5.30
Gambar 5.31
Gambar 5.32
Gambar 5.33
Gambar 5.34
Gambar 5.35
Grafik Nilai Efektivitas dengan Variasi Sudut Kemiringan
Sirip dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 ̊ ̊C ; Tb =
100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; sisi = 0.01 m; L = 0.099
m Saat Keadaan Tunak ……………………………………..
83
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium ; Tb = 100 ̊
C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L =
0,099 m; saat t = 1 s ………………………………………...
85
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; Tb = 100 ̊ C
; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099
m; saat t = 10 s ……………………………………………...
85
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; Tb = 100 ̊ C
; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099
m; saat t = 25 s ……………………………………………...
86
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; Tb = 100 ̊ C
; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099
m; saat t = 50 s ……………………………………………...
86
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; Tb = 100 ̊ C
; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099
m; saat t = 75 s ……………………………………………...
87
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; Tb = 100 ̊ C
; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099
m; saat t = 100 s …………………………………………….
87
Grafik Nilai Laju Aliran Kalor dengan Variasi Koefisien
Perpindahan Kalor Konveksi dengan Bahan Alumunium
;Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊; sisi = 0.01
m; L = 0.099 m dari Waktu ke Waktu ……………………...
88
Grafik Efisiensi dengan Variasi Koefisien Perpindahan
Kalor Konveksi dengan Bahan Alumunium ; Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊; sisi = 0.01 m; L = 0.099
m dari Waktu ke Waktu …………………………………….
89
Grafik Efektivitas dengan Variasi Koefisien Perpindahan
Kalor Konveksi dengan Bahan Alumunium ; Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊; sisi = 0.01 m; L = 0.099
m dari Waktu ke Waktu …………………………………….
90
xxiv
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
Gambar 5.36
Gambar 5.37
Gambar 5.38
Gambar 5.39
Gambar 5.40
Gambar 5.41
Gambar 5.42
Gambar 5.43
Gambar 5.44
Gambar 5.45
Distribusi Suhu; Bahan Alumunium ; Tb = 100 ̊ C; Ti =
100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099 m;
Pada Saat Tunak …………………………………………….
91
Grafik Nilai Laju Aliran Kalor dengan Variasi Koefisien
Perpindahan Kalor Konveksi Bahan Alumunium; Tb = 100 ̊
C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0.01 m; L =
0.099 m Saat Keadaan Tunak ………………………………
92
Grafik Nilai Efisiensi dengan Variasi Koefisien
Perpindahan Kalor Konveksi Bahan Alumunium; Tb = 100 ̊
C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0.01 m; L =
0.099 m Saat Keadaan Tunak ………………………………
93
Grafik Nilai Efektivitas dengan Variasi Koefisien
Perpindahan Kalor Konveksi Bahan Alumunium ; Tb = 100 ̊
C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0.01 m; L =
0.099 m Saat Keadaan Tunak ………………………………
93
̊
Distribusi Suhu Pada Sirip; h = 250 W/m2 C;
Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099
m saat t = 1 s ………………………………………………..
95
Distribusi Suhu Pada Sirip; h = 250 W/m2 ̊C; Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099
m; saat t = 10 s ……………………………………………...
95
̊
Distribusi Suhu Pada Sirip; h = 250 W/m2 C;
Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099
m; saat t = 25 s ……………………………………………...
96
̊
Distribusi Suhu Pada Sirip; h = 250 W/m2 C;
Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099
m; saat t = 50 s ……………………………………………...
96
Distribusi Suhu Pada Sirip; h = 250 W/m2 ̊C; Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099
m; saat t = 75 s ……………………………………………...
97
̊
Distribusi Suhu Pada Sirip; h = 250 W/m2 C;
Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099
m; saat t = 100 s …………………………………………….
97
xxv
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
Gambar 5.46
Gambar 5.47
Gambar 5.48
Gambar 5.49
Gambar 5.50
Gambar 5.51
Gambar 5.52
Gambar 5.53
Gambar 5.54
Grafik Nilai Laju Aliran Kalor dengan Variasi Material
̊
Bahan Sirip dengan h = 250 W/m2 C
; Tb = 100 ̊ C ; Ti =
100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊; sisi = 0.01 m; L = 0.099 m
dari Waktu ke Waktu ……………………………………….
98
Grafik Nilai Efisiensi dengan Variasi Material Bahan Sirip
̊
dengan h = 250 W/m2 C
; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ =
30 ̊ C ; α = 2 ̊; sisi = 0.01 m; L = 0.099 m dari Waktu ke
Waktu ………………………………………………………
99
Grafik Nilai Efektivitas dengan Variasi Material Bahan
̊
Sirip dengan h = 250 W/m2 C
; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ;
T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊; sisi = 0.01 m; L = 0.099 m dari Waktu
ke Waktu ……………………………………………………
100
Distribusi Suhu Pada Sirip; h = 250 W/m2 ̊C; Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099
m; Saat Kondisi Tunak ……………………………………..
101
Grafik Nilai Laju Aliran Kalor dengan Variasi Material
̊
Bahan Sirip dengan h = 250 W/m2 C
; Tb = 100 ̊ C ; Ti =
100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊; sisi = 0.01 m; L = 0.099 m
saat Keadaan Tunak ………………………………………...
102
Grafik Nilai Efisiensi dengan Variasi Material Bahan Sirip
̊
dengan h = 250 W/m2 C
; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ =
30 ̊ C ; α = 2 ̊; sisi = 0.01 m; L = 0.099 m saat Keadaan
Tunak ……………………………………………………….
103
Grafik Nilai Efektivitas dengan Variasi Material Bahan
̊
Sirip dengan h = 250 W/m2 C
; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ;
T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊; sisi = 0.01 m; L = 0.099 m saat
Keadaan Tunak ……………………………………………..
103
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium ; h = 250
W/m2 ̊C; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
sisi = 0,01 m; saat t = 1 s …………………………………...
105
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊C; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
sisi = 0,01 m; saat t = 10 s ………………………………….
105
xxvi
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
Gambar 5.55
Gambar 5.56
Gambar 5.57
Gambar 5.58
Gambar 5.59
Gambar 5.60
Gambar 5.61
Gambar 5.62
Gambar 5.63
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium ; h = 250
W/m2 ̊C; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
sisi = 0,01 m; saat t = 25 s ………………………………….
106
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
̊
W/m2 C;
Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
sisi = 0,01 m; saat t = 50 s ………………………………….
106
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊C; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
sisi = 0,01 m; saat t = 75 s ………………………………….
107
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊C; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
sisi = 0,01 m; saat t = 100 s ………………………………...
107
Grafik Nilai Laju Aliran Kalor dengan Variasi Panjang Sirip
dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 ̊C; Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0.01 m Dari Waktu
ke Waktu ……………………………………………………
108
Grafik Nilai Efisiensi dengan Variasi Panjang Sirip dengan
̊
Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 C;
Tb = 100 ̊ C ; Ti =
100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0.01 m Dari Waktu ke
Waktu ……………………………………………………….
109
Grafik Nilai Efektivitas dengan Variasi Panjang Sirip
̊
dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 C;
Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0.01 m Dari Waktu
ke Waktu ……………………………………………………
110
Distribusi Suhu Pada Sirip Bahan Alumunium ; h = 250
W/m2 ̊C; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
sisi = 0,01 m; Saat Keadaan Tunak ………………………...
111
Grafik Nilai Laju Aliran Kalor dengan Variasi Panjang Sirip
dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 ̊C; Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0.01 m Saat
Keadaan Tunak ……………………………………………..
112
xxvii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
Gambar 5.64
Gambar 5.65
Gambar 5.66
Gambar 5.67
Gambar 5.68
Grafik Nilai Efisiensi dengan Variasi Panjang Sirip dengan
̊
Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 C;
Tb = 100 ̊ C ; Ti =
100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0.01 m Saat Keadaan
Tunak ………………………………………………………
113
Grafik Nilai Efektivitas dengan Variasi Panjang Sirip
dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 ̊C; Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0.01 m Saat
Keadaan Tunak ……………………………………………..
113
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
ABSTRAK
Sirip merupakan piranti yang sangat penting dalam proses kerja suatu mesin.
Sirip berfungsi sebagai media pendingin pada mesin yang bekerja dengan cara
memperbesar luasan suatu mesin. Dengan luasan mesin yang semakin besar, maka
perpindahan panas yang terjadi pun semakin cepat. Tujuan dari penelitian ini adalah
a) Mengetahui pengaruh panjang sisi dasar penampang sirip terhadap distribusi suhu,
laju aliran kalor, efisiensi, dan efektivitas sirip untuk kasus 1 dimensi, keadaan tak
tunak dengan luas penampang segiempat yang berubah terhadap posisi. b)
Mengetahui pengaruh sudut kemiringan sirip terhadap distribusi suhu, laju aliran
kalor, efisiensi, dan efektivitas sirip untuk kasus 1 dimensi, keadaan tak tunak dengan
luas penampang segiempat yang berubah terhadap posisi. c) Mengetahui pengaruh
nilai koefisien perpindahan kalor konveksi terhadap distribusi suhu, laju aliran kalor,
efisiensi, dan efektivitas sirip untuk kasus 1 dimensi, keadaan tak tunak dengan luas
penampang segiempat yang berubah terhadap posisi. d) Mengetahui pengaruh jenis
material bahan sirip terhadap distribusi suhu, laju aliran kalor, efisiensi, dan
efektivitas sirip untuk kasus 1 dimensi, keadaan tak tunak dengan luas penampang
segiempat yang berubah terhadap posisi. e) Mengetahui pengaruh panjang sirip
terhadap distribusi suhu, laju aliran kalor, efisiensi, dan efektivitas sirip untuk kasus 1
dimensi, keadaan tak tunak dengan luas penampang segiempat yang berubah terhadap
posisi.
Perhitungan distribusi suhu pada penelitian dilakukan dengan menggunakan
metode komputasi, dengan metode beda cara hingga eksplisit. Sirip mempunyai
massa jenis ρ,konduktivitas termal bahan k, dan kalor jenis c yang diasumsikan
homogen dan tidak berubah terhadap suhu. Suhu dasar sirip, Tb = 100 ̊C dan
dipertahankan tetap dari waktu ke waktu, pada saat t=0, suhu awal disetiap volume
kontrol merata sebesar T=Ti=100 ̊C, dan suhu fluida diasumsikan 30 ̊C. Variasi dari
penelitian ini adalah panjang sisi dasar sirip, sudut kemiringan sirip, koefisien
perpindahan kalor konveksi h, material bahan sirip, dan panjang sirip.
Hasil penelitian terhadap sirip dengan penampang segiempat yang luasnya
berubah terhadap posisi adalah a) Semakin besar panjang sisi dasar sirip, maka laju
aliran kalornya akan semakin besar, efisiensi pun akan semakin besar namun
sebaliknya, efektivitasnya semakin rendah. b) 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 keadaan tunak nilai efisiensinya justru semakin tinggi,
sedangkan nilai efektivitasnya dari waktu ke waktu hingga mencapai keadaan tunak
semakin kecil. c) Semakin besar koefisien perpindahan kalor konveksi (h) yang
vii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
diberikan ke sirip, maka laju aliran kalornya akan semakin besar, namun efisiensi dan
efektivitasnya justru akan semakin rendah. d) Semakin besar difusivitas termal suatu
bahan, maka laju aliran kalor yang didapat sirip semakin besar pula. Selain nilai laju
aliran kalor yang semakin besar, semakin besar difusivitas termal suatu bahan juga
akan menghasilkan nilai efisiensi dan efektivitas yang semakin besar pula. e)
Semakin panjang suatu sirip, maka laju aliran kalornya akan semakin besar, tetapi
efisiensi sirip akan semakin rendah namun sebaliknya, efektivitas sirip akan semakin
tinggi.
Kata kunci : perpindahan kalor, sirip, distribusi suhu
viii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
ABSTRACT
Fin is one of the most important device in a machine. Fin can extend the surface
of the machine, so machine can cooling down faster than before while it make some
works. If the machine’s surface extended, the heat transfer can occur faster than
before. The purposes of this experiment are : a) Determine the effect of fin’s base
length on heat distributions, heat transfers, efficiency, and effectiveness in dropshaped rectangular fin in one dimensional case and in unsteady state condition. b)
Determine the effect of fin’s oblique angle on heat distributions, heat transfers,
efficiency, and effectiveness in drop-shaped rectangular fin in one dimensional case
and in unsteady state condition. c) Determine the effect of heat transfer coefficient on
heat distributions, heat transfers, efficiency, and effectiveness in drop-shaped
rectangular fin in one dimensional case and in unsteady state condition. d) Determine
the effect of fin’s materials on heat distributions, heat transfers, efficiency, and
effectiveness in drop-shaped rectangular fin in one dimensional case and in unsteady
state condition. e) Determine the effect of fin’s total length on heat distributions, heat
transfers, efficiency, and effectiveness in drop-shaped rectangular fin in one
dimensional case and in unsteady state condition.
The calculation of heat distributions in this experiment was done by
computational method and numerical simulation, with finite-difference method. Fin’s
material have density ρ, thermal conductivity k, and specific heat c which are
considered uniform and unchanging from time to time. The temperature of fin’s base,
Tb =100˚C and remained unchanging as the time goes by. At t=0 s, the initial
temperature in every control volume of fin are considered uniform, which are T=Ti,
while the temperature of air around the fin is fixed at T∞ = 30˚C. Variations used in
this experiment are fin’s base length, fin’s oblique angle, heat transfer coefficient,
fin’s materials, and fin’s total length.
The experiment of this rectangular drop-shaped fin gave the exact resukts :a) the
longer fin’s base length, the higher heat transfers and fin’s efficiency, and in the other
hand,the lower effectiveness of the fin. b) the higher fin’s oblique angle, the higher
the fin’s efficiency, while heat transfers and effectiveness of the fin shows decreased
trends. c) the higher heat transfer coefficient, heat transfers become higher also, but
the efficiency and effectiveness of the fin become lower. d) the higher the thermal
difusivity of fin’s materials, the value of heat transfer, efficiency, and effectiveness of
ix
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
the fin shows increased trends. e) the longer fin’s total length, the value of heat
transfers and effectiveness of the fin become higher, while the value of fin’s
efficiency become lower.
Key words : heat transfer, fin, heat distributions.
x
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
EFEKTIVITAS DAN EFISIENSI SIRIP DENGAN LUAS
PENAMPANG FUNGSI POSISI BERPENAMPANG SEGIEMPAT
KASUS SATU DIMENSI PADA KEADAAN TAK TUNAK
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
Memperoleh gelar Sarjana Teknik Mesin
oleh :
MARCELLUS RUBEN WINASTWAN
NIM : 125214057
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2016
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
EFEKTIVITAS DAN EFISIENSI SIRIP DENGAN LUAS
PENAMPANG FUNGSI POSISI BERPENAMPANG SEGIEMPAT
KASUS SATU DIMENSI PADA KEADAAN TAK TUNAK
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
Memperoleh gelar Sarjana Teknik Mesin
oleh :
MARCELLUS RUBEN WINASTWAN
NIM : 125214057
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2016
i
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
EFFECTIVENESS AND EFFICIENCY OF ONE DIMENSIONAL
RECTANGULAR FIN WITH SECTIONAL AREA FUNCTION OF
POSITION IN UNSTEADY STATE CONDITION
FINAL PROJECT
As partial fullfilment of the requirement
to obtain Sarjana Teknik Mesin degree
by :
MARCELLUS RUBEN WINASTWAN
Student Number : 125214057
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2016
ii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
EFEKTIVITAS
ES:*IENS} SHRIP DT,NGAN LUAS
PENAPIPANG FUNGSI POSISI BNRPENAVTPANG SEGIEMPAT
KA$US SATUDIMENSIPAI}A KEADAAN TAK TUIYAK
ril
B.AN:
w
Dosen Pembirnbing Skripsi
Ir. PK Purwadi, MT
iii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
EFEKTIWTAS
EFISIENSI SIRIP DENGAN LUAS
PENAMPAI\TG FTJNGSI POSI$ BERPENAMPANG SEGIEMPAT
KASUS SATU DIMENSI PADA KT'AIIAAI\ TAK TTJNAK
DANT
Dipersiapkan dan disusun oleh
NAMA
NIM
:
:
MARCELLUS RUBEN WINASTWAN
:125214A57
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji
Padatanggal 13 Januari 2016
Susunan Dewan Penguji
Nama Lengkap
Ketua
: Dr. Asan Damanik
Sekretaris
: Doddy Purwadianto, ST,
Anggota
:
MT
Ir. PK. Purwadi, MT
Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyamtan
Untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Yogyakarta, 13 Januan 2016
Fakultas Sains dan Teknologi
G'-'II-"rt
ilm\-
(:'t-#-f$
Rosa, S.Si,, M.Sc.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
PER}TYATAAN KEASLIAN KARYA
Dengan
ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya
yang pernah digunakan untuk memperoleh gelar kesarjanaan disuatu Perguruan
Tinggi, dan sepanjang sepengetahuao saya juga tidak terdapat karya atau pendapat
yang pemah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu
dalam naskatr ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta 13 Januari 2016
Marcellus Ruben Winastwan
1.:,
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
LEMBAR PER}TYATAAIY PERSETUJUAI\I
PT]BLIKASI KARYA ILMIAII T]NTT]K KEPENTINGAhI
AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma
:
: Marcellus Ruben Winastwan
NomorMahasiswa :125214057
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan
Universitas Sanata Dharma kuyailmiah yang berjudul
:
Efektivitas dan Efrsiensi Sirip dengan Luas Penampang Fungsi Posisi
Berpenampeng Segiempat Kasus Satu Dimensi Pada Keadaan Tak Tunak
Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada
perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam
bentuk media yang lain, mengelolanya di internet atau media lain untuk kepentingan
akademis tanpa perlu meminta rjin dari saya namun memberikan royalty kepada saya
selamatetap menyantumkan nrlma saya sebagai penulis.
Demikian pernyatamin saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakata
13 Januari 2016
Marcellus Ruben Winastwan
vl
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
ABSTRAK
Sirip merupakan piranti yang sangat penting dalam proses kerja suatu mesin.
Sirip berfungsi sebagai media pendingin pada mesin yang bekerja dengan cara
memperbesar luasan suatu mesin. Dengan luasan mesin yang semakin besar, maka
perpindahan panas yang terjadi pun semakin cepat. Tujuan dari penelitian ini adalah
a) Mengetahui pengaruh panjang sisi dasar penampang sirip terhadap distribusi suhu,
laju aliran kalor, efisiensi, dan efektivitas sirip untuk kasus 1 dimensi, keadaan tak
tunak dengan luas penampang segiempat yang berubah terhadap posisi. b)
Mengetahui pengaruh sudut kemiringan sirip terhadap distribusi suhu, laju aliran
kalor, efisiensi, dan efektivitas sirip untuk kasus 1 dimensi, keadaan tak tunak dengan
luas penampang segiempat yang berubah terhadap posisi. c) Mengetahui pengaruh
nilai koefisien perpindahan kalor konveksi terhadap distribusi suhu, laju aliran kalor,
efisiensi, dan efektivitas sirip untuk kasus 1 dimensi, keadaan tak tunak dengan luas
penampang segiempat yang berubah terhadap posisi. d) Mengetahui pengaruh jenis
material bahan sirip terhadap distribusi suhu, laju aliran kalor, efisiensi, dan
efektivitas sirip untuk kasus 1 dimensi, keadaan tak tunak dengan luas penampang
segiempat yang berubah terhadap posisi. e) Mengetahui pengaruh panjang sirip
terhadap distribusi suhu, laju aliran kalor, efisiensi, dan efektivitas sirip untuk kasus 1
dimensi, keadaan tak tunak dengan luas penampang segiempat yang berubah terhadap
posisi.
Perhitungan distribusi suhu pada penelitian dilakukan dengan menggunakan
metode komputasi, dengan metode beda cara hingga eksplisit. Sirip mempunyai
massa jenis ρ,konduktivitas termal bahan k, dan kalor jenis c yang diasumsikan
homogen dan tidak berubah terhadap suhu. Suhu dasar sirip, Tb = 100 ̊C dan
dipertahankan tetap dari waktu ke waktu, pada saat t=0, suhu awal disetiap volume
kontrol merata sebesar T=Ti=100 ̊C, dan suhu fluida diasumsikan 30 ̊C. Variasi dari
penelitian ini adalah panjang sisi dasar sirip, sudut kemiringan sirip, koefisien
perpindahan kalor konveksi h, material bahan sirip, dan panjang sirip.
Hasil penelitian terhadap sirip dengan penampang segiempat yang luasnya
berubah terhadap posisi adalah a) Semakin besar panjang sisi dasar sirip, maka laju
aliran kalornya akan semakin besar, efisiensi pun akan semakin besar namun
sebaliknya, efektivitasnya semakin rendah. b) 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 keadaan tunak nilai efisiensinya justru semakin tinggi,
sedangkan nilai efektivitasnya dari waktu ke waktu hingga mencapai keadaan tunak
semakin kecil. c) Semakin besar koefisien perpindahan kalor konveksi (h) yang
vii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
diberikan ke sirip, maka laju aliran kalornya akan semakin besar, namun efisiensi dan
efektivitasnya justru akan semakin rendah. d) Semakin besar difusivitas termal suatu
bahan, maka laju aliran kalor yang didapat sirip semakin besar pula. Selain nilai laju
aliran kalor yang semakin besar, semakin besar difusivitas termal suatu bahan juga
akan menghasilkan nilai efisiensi dan efektivitas yang semakin besar pula. e)
Semakin panjang suatu sirip, maka laju aliran kalornya akan semakin besar, tetapi
efisiensi sirip akan semakin rendah namun sebaliknya, efektivitas sirip akan semakin
tinggi.
Kata kunci : perpindahan kalor, sirip, distribusi suhu
viii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
ABSTRACT
Fin is one of the most important device in a machine. Fin can extend the surface
of the machine, so machine can cooling down faster than before while it make some
works. If the machine’s surface extended, the heat transfer can occur faster than
before. The purposes of this experiment are : a) Determine the effect of fin’s base
length on heat distributions, heat transfers, efficiency, and effectiveness in dropshaped rectangular fin in one dimensional case and in unsteady state condition. b)
Determine the effect of fin’s oblique angle on heat distributions, heat transfers,
efficiency, and effectiveness in drop-shaped rectangular fin in one dimensional case
and in unsteady state condition. c) Determine the effect of heat transfer coefficient on
heat distributions, heat transfers, efficiency, and effectiveness in drop-shaped
rectangular fin in one dimensional case and in unsteady state condition. d) Determine
the effect of fin’s materials on heat distributions, heat transfers, efficiency, and
effectiveness in drop-shaped rectangular fin in one dimensional case and in unsteady
state condition. e) Determine the effect of fin’s total length on heat distributions, heat
transfers, efficiency, and effectiveness in drop-shaped rectangular fin in one
dimensional case and in unsteady state condition.
The calculation of heat distributions in this experiment was done by
computational method and numerical simulation, with finite-difference method. Fin’s
material have density ρ, thermal conductivity k, and specific heat c which are
considered uniform and unchanging from time to time. The temperature of fin’s base,
Tb =100˚C and remained unchanging as the time goes by. At t=0 s, the initial
temperature in every control volume of fin are considered uniform, which are T=Ti,
while the temperature of air around the fin is fixed at T∞ = 30˚C. Variations used in
this experiment are fin’s base length, fin’s oblique angle, heat transfer coefficient,
fin’s materials, and fin’s total length.
The experiment of this rectangular drop-shaped fin gave the exact resukts :a) the
longer fin’s base length, the higher heat transfers and fin’s efficiency, and in the other
hand,the lower effectiveness of the fin. b) the higher fin’s oblique angle, the higher
the fin’s efficiency, while heat transfers and effectiveness of the fin shows decreased
trends. c) the higher heat transfer coefficient, heat transfers become higher also, but
the efficiency and effectiveness of the fin become lower. d) the higher the thermal
difusivity of fin’s materials, the value of heat transfer, efficiency, and effectiveness of
ix
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
the fin shows increased trends. e) the longer fin’s total length, the value of heat
transfers and effectiveness of the fin become higher, while the value of fin’s
efficiency become lower.
Key words : heat transfer, fin, heat distributions.
x
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
KATA PENGAh{TAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Matra atas limpahan
rahmatNya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi
ini dengan baik
dan tepat
pada waktunya.
Skripsi ini menrpakan salah satu syarat wajib bagi setiap mahasiswa Jurusan
Teknik Mesin Universitas Sanata Dharrra untuk mendapatkan gelar
Sl
Teknik
Mesin.
Berkat bimbingan, nasihat, dan doa yang diberikan oleh berbagai pihalq
akhimya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik dan juga maksimal.
Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati dan ketulusano penulis mengucapkan
terima kasih sbesar-besarnya kepada
1.
:
Paulina Heruningsih Prima Rosa S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Pwwadi, M.T., selaku Ketua Program
Studi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta dan sekaligus sebagai Dosen Pembimbing
Skripsi.
3.
Drs. Vet. Asan Damanik, M.Si. , selaku Dosen Pembimbing Akademik
4.
Dionisius Anas Rachmad Alexander dan Agnes Riyanti Dewantari sebagai kedua
orang tua saya yang selalu memberi semangat baik berupa materi maupun
spiritual.
5. Atanasius Reno Riandru,
dan Reinardus Mario Rosario yang tak henti-hentinya
memberi bantuan dan semangat kepada penulis
xl
.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
6.
Seluruh Dosen Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma atas semua ilmu yang telah diberikan kepada penulis
selama perkuliatran
7.
Selwuh Tenaga Kependidikan Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan
Teknologi yang telah membantu penulis selama perkuliahan hingga selesainya
penulisan skripsi ini.
8.
Semua teman-teman Teknik Mesin dan pihak yang tidak dapat penulis sebutkan
satu persatu yang telah memberikan bantuan moril maupun material sehingga
proses penyelesaian skripsi ini berjalan dengan lancar.
Akhir kata penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini tidaklah sempurna,
karena tidak ada gading yang tak retak sehingga
kritik dan saran yang bersifat
membangun dari pembaca sangat diharapkan demi penyempurnaan skripsi
kemudian hari. Akhinrya besar harapan penulis agar skripsi
ini di
ini dapat bermanfaat
bagi kita semua.
Yogyakarta, l3 Januari 2016
xil
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .............................................................................................
i
TITLE PAGE .........................................................................................................
ii
HALAMAN PERSETUJUAN ..............................................................................
iii
HALAMAN PENGESAHAN ...............................................................................
iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ...............................................................
v
LEMBAR PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH .............................
vi
ABSTRAK ............................................................................................................
vii
ABSTRACT …………………………………………………………………..….
ix
KATA PENGANTAR ..........................................................................................
xi
DAFTAR ISI .........................................................................................................
xiii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................
xx
DAFTAR TABEL ................................................................................................
xxix
BAB I PENDAHULUAN .....................................................................................
1
1.1
Latar Belakang ...............................................................................
1
1.2
Rumusan Masalah ..........................................................................
3
1.3
Tujuan Penelitian ...........................................................................
3
1.4
Batasan Penelitian ..........................................................................
4
1.4.1 Benda Uji ...........................................................................
5
1.4.2 Kondisi Awal ......................................................................
6
xiii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
1.4.3 Kondisi Batas ......................................................................
6
1.4.4 Asumsi ................................................................................
7
Manfaat Penelitian .........................................................................
8
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ......................................
9
1.5
2.1
Definisi Perpindahan Panas ............................................................
9
2.2
Perpindahan Panas Konduksi .........................................................
10
2.3
Konduktivitas Termal Material ......................................................
12
2.4
Perpindahan Panas Konveksi .........................................................
15
2.4.1 Konveksi Bebas ..................................................................
17
2.4.1.1
Bilangan Rayleigh ……………………………..
18
2.4.1.2
Bilangan Nusselt ……………………...……….
19
2.4.2 Konveksi Paksa ...................................................................
20
2.4.2.1
Aliran Laminer ………………………………...
21
2.4.2.2
Aliran Turbulen ……………………………….
21
2.4.2.3
Koefisien Perpindahan Kalor Konveksi ……....
21
2.5
Perpindahan Panas Radiasi ............................................................
23
2.6
Sirip ................................................................................................
25
2.7
Laju Perpindahan Panas .................................................................
27
2.8
Efisiensi Sirip .................................................................................
28
2.9
Efektivitas Sirip ..............................................................................
30
2.10 Tinjauan Pustaka ............................................................................
30
xiv
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
BAB III PERSAMAAN DISKRIT DI SETIAP VOLUME KONTROL ……….
34
3.1
Kesetimbangan Energi Pada Volume Kontrol ...............................
34
3.2
Penerapan Metode Numerik Pada Persoalan .................................
37
3.2.1 Persamaan Numerik Untuk Volume Kontrol di Dasar
3.3
Sirip ……………………………………………………….
38
3.2.2 Penurunan Persamaan Numerik untuk Volume Kontrol di
Posisi Tengah Sirip ……………………………………...
39
3.2.3 Penurunan Persamaan Numerik untuk Volume Kontrol di
Posisi Ujung Sirip ………………………………………...
45
Penerapan Rumus Dalam Persoalan ...............................................
51
3.3.1 Mencari Sisi dan Luas Pada Sirip yang Luasnya Berubah
Terhadap Posisi ...................................................................
51
3.3.2 Mencari Luas Selimut Pada Sirip yang Luasnya Berubah
Terhadap Posisi ...................................................................
53
3.3.3 Mencari Volume Pada Sirip yang Luasnya Berubah
Terhadap Posisi ..................................................................
54
BAB IV METODOLOGI PENELITIAN .............................................................
56
4.1
Obyek Penelitian ............................................................................
56
4.2
Alur Penelitian ...............................................................................
57
4.3
Alat Bantu Penelitian .....................................................................
59
4.4
Variasi Penelitian ...........................................................................
59
xv
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
4.5
Langkah- Langkah Penelitian ........................................................
60
4.6
Cara Pengambilan Data ..................................................................
62
4.7
Cara Pengolahan Data ....................................................................
62
4.8
Cara Menyimpulkan .......................................................................
63
BAB V HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN ........
64
5.1
Hasil Perhitungan dan Pengolahan Data ........................................
5.1.1
5.1.2
64
Hasil Perhitungan untuk Variasi Panjang Sisi Dasar Sirip
dari Waktu ke Waktu dan Saat Keadaan Tunak ………...
64
5.1.1.1 Distribusi Suhu untuk Variasi Panjang Sisi
Dasar Sirip dari Waktu ke Waktu ……………..
65
5.1.1.2 Laju Aliran Kalor untuk Variasi Panjang Sisi
Dasar Sirip dari Waktu ke Waktu ……………..
68
5.1.1.3 Efisiensi untuk Variasi Panjang Sisi Dasar Sirip
dari Waktu ke Waktu …………………………..
69
5.1.1.4 Efektivitas untuk Variasi Panjang Sisi Dasar
Sirip dari Waktu ke Waktu …………………….
70
5.1.1.5 Distribusi Suhu, Laju Aliran Kalor, Efisiensi,
dan Efektivitas untuk Variasi Panjang Sisi
Dasar Sirip Saat Keadaan Tunak ………………
71
Hasil Perhitungan untuk Variasi Sudut Kemiringan Sirip
Dari Waktu ke Waktu dan Saat Keadaan Tunak ……......
74
5.1.2.1 Distribusi Suhu untuk Variasi Sudut
Kemiringan Sirip Dari Waktu ke Waktu ………
75
5.1.2.2 Laju Aliran Kalor untuk Variasi Sudut
Kemiringan Sirip Dari Waktu ke Waktu ………
78
5.1.2.3 Efisiensi untuk Variasi Sudut Kemiringan Sirip
Dari Waktu ke Waktu ………………………….
79
xvi
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
5.1.3
5.1.4
5.1.2.4 Efektivitas untuk Variasi Sudut Kemiringan
Sirip Dari Waktu ke Waktu ……………………
80
5.1.2.5 Distribusi Suhu, Laju Aliran Kalor, Efisiensi,
dan Efektivitas untuk Variasi Sudut Kemiringan
Sirip Saat Keadaan Tunak ……………………..
81
Hasil Perhitungan untuk Variasi Koefisien Perpindahan
Kalor Konveksi Dari Waktu ke Waktu dan Saat Keadaan
Tunak ……………………………………………………
84
5.1.3.1 Distribusi Suhu untuk Variasi Koefisien
Perpindahan Kalor Konveksi Dari Waktu ke
Waktu ………………………………………….
85
5.1.3.2 Laju Aliran Kalor untuk Variasi Koefisien
Perpindahan Kalor Konveksi Dari Waktu ke
Waktu ………………………………………….
88
5.1.3.3 Efisiensi untuk Variasi Koefisien Perpindahan
Kalor Konveksi Dari Waktu ke Waktu ………..
89
untuk
Variasi
Koefisien
5.1.3.4 Efektivitas
Perpindahan Kalor Konveksi Dari Waktu ke
Waktu ………………………………………….
90
5.1.3.5 Distribusi Suhu, Laju Aliran Kalor, Efisiensi,
dan Efektivitas untuk Variasi Koefisien
Perpindahan Kalor Konveksi Pada Saat Tunak..
91
Hasil Perhitungan untuk Variasi Material Bahan Sirip
Dari Waktu ke Waktu dan Keadaan Tunak ……………...
94
5.1.4.1 Distribusi Suhu untuk Variasi Material Bahan
Sirip Dari Waktu ke Waktu ……………………
95
5.1.4.2 Laju Aliran Kalor untuk Variasi Material Bahan
Sirip Dari Waktu ke Waktu ……………………
98
5.1.4.3 Efisiensi untuk Variasi Material Bahan Sirip
Dari Waktu ke Waktu ………………………….
99
5.1.4.4 Efektivitas untuk Variasi Material Bahan Sirip
Dari Waktu ke Waktu …………………………. 100
xvii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
5.1.4.5 Distribusi Suhu, Laju Aliran Kalor, Efisiensi,
dan Efektivitas untuk Variasi Material Bahan
Sirip Saat Keadaan Tunak …………………….. 101
5.1.5
Hasil Perhitungan untuk Variasi Panjang Sirip dari
Waktu ke Waktu dan Saat Keadaan Tunak ……………... 104
5.1.5.1 Distribusi Suhu untuk Variasi Panjang Sirip
Dari Waktu ke Waktu …………………………. 105
5.1.5.2 Laju Aliran Kalor untuk Variasi Panjang Sirip
Dari Waktu ke Waktu …………………………. 108
5.1.5.3 Efisiensi untuk Variasi Panjang Sirip Dari
Waktu ke Waktu ………………………………. 109
5.1.5.4 Efektivitas untuk Variasi Panjang Sirip Dari
Waktu ke Waktu ………………………………. 110
5.1.5.5 Distribusi Suhu, Laju Aliran Kalor, Efisiensi,
dan Efektivitas untuk Variasi Panjang Sirip
Saat Keadaan Tunak …………………………... 111
5.2
Pembahasan ....................................................................................
114
5.2.1
Pembahasan untuk Variasi Panjang Sisi Dasar Sirip ……
114
5.2.2
Pembahasan Perhitungan untuk Variasi Sudut
Kemiringan Sirip ………………………………………... 117
5.2.3
Pembahasan untuk Variasi Koefisien Perpindahan Kalor
Konveksi ………………………………………………... 121
5.2.4
Pembahasan untuk Variasi Material Bahan Sirip ……….
124
5.2.5
Pembahasan untuk Variasi Panjang Sirip ……………….
130
5.2.6
Pembahasan Perbandingan Grafik Hubungan Efisiensi
dan ξ Pada Literatur dan Hasil Penelitian ……………… 133
xviii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ..............................................................
140
6.1
Kesimpulan ....................................................................................
140
6.2
Saran ...............................................................................................
143
DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................
145
LAMPIRAN ..........................................................................................................
146
xix
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1
Geometri Benda Uji ...............................................................
5
Gambar 2.1
Perpindahan Panas Konduksi .................................................
10
Gambar 2.2
Konduktivitas Termal Beberapa Zat Padat Tertentu ……….
14
Gambar 2.3
Perpindahan Kalor Konveksi .................................................
15
Gambar 2.4
Silinder Dalam Aliran Silang .................................................
20
Gambar 2.5
Berbagai Jenis Muka Sirip .....................................................
25
Gambar 2.6
Berbagai Jenis Variasi Sirip ...................................................
26
Gambar 2.7
Efisiensi Sirip Silinder, Segi-tiga, dan Siku-empat ………...
29
Gambar 3.1
Kesetimbangan Energi Pada Volume Kontrol .......................
34
Gambar 3.2
Keseimbangan Energi Pada Volume Kontrol Sirip ………...
35
Gambar 3.3
Pembagian Volume Kontrol Dalam Sirip …………………..
37
Gambar 3.4
Kesetimbangan Energi Pada Node Yang Terletak di Dasar
Sirip atau di Batas Kiri Sirip ..................................................
Gambar 3.5
Kesetimbangan Energi Pada Node yang Terletak di Dalam
Sirip ........................................................................................
Gambar 3.6
39
Kesetimbangan Energi Pada Node yang Terletak di Batas
Kanan atau Diujung Sirip .......................................................
Gambar 3.7
38
45
Pengecilan Sisi Pada Sirip yang Luasnya Berubah Terhadap
Posisi ......................................................................................
xx
51
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
Gambar 3.8
Luas Selimut Sirip Penampang Segiempat yang Luasnya
Berubah Terhadap Posisi .......................................................
Gambar 3.9
53
Volume Sirip Penampang Segiempat yang Luasnya
Berubah Terhadap Posisi .......................................................
55
Gambar 4.1
Obyek Penelitian ....................................................................
56
Gambar 4.2
Diagram Alir Penelitian .........................................................
58
Gambar 5.1
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium ; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
L = 0,099 m; saat t = 1 s ……………………………………
65
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
L = 0,099 m; saat t = 10 s …………………………………..
65
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
L = 0,099 m; saat t = 25 s …………………………………..
66
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
L = 0,099 m; saat t = 50 s …………………………………..
66
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
L = 0,099 m; saat t = 75 s …………………………………..
67
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
L = 0,099 m; saat t = 100 s …………………………………
67
Grafik Hubungan Laju Aliran Kalor dengan Variasi
Panjang Sisi Dasar Sirip dengan Bahan Alumunium ; h =
250 W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α =
2 ̊ ; L = 0.099 m dari Waktu ke Waktu ……………………
68
Gambar 5.2
Gambar 5.3
Gambar 5.4
Gambar 5.5
Gambar 5.6
Gambar 5.7
xxi
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
Gambar 5.8
Gambar 5.9
Gambar 5.10
Gambar 5.11
Gambar 5.12
Gambar 5.13
Gambar 5.14
Gambar 5.15
Gambar 5.16
Grafik Nilai Efisiensi dengan Variasi Panjang Sisi Dasar
Sirip dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 ̊ ̊C ; Tb =
100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; L = 0.099 m
dari Waktu ke Waktu ……………………………………….
69
Grafik Nilai Efektivitas dengan Variasi Panjang Sisi Dasar
Sirip dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 ̊ ̊C ; Tb =
100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; L = 0.099 m
dari Waktu ke Waktu ……………………………………….
70
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
L = 0,099 m; Saat Keadaan Tunak ………………………...
71
Grafik Nilai Laju Aliran Kalor Pada Variasi Panjang Sisi
Dasar Sirip dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 ̊ ̊C ;
Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; L = 0.099
m Saat Kondisi Tunak ………………………………………
72
Grafik Nilai Efisiensi Pada Variasi Panjang Sisi Dasar Sirip
dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C
; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; L = 0.099 m Saat
Kondisi Tunak ………………………………………………
73
Grafik Nilai Efektivitas Pada Variasi Panjang Sisi Dasar
Sirip dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 ̊ ̊C ; Tb =
100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; L = 0.099 m
Saat Kondisi Tunak …………………………………………
73
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium ; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ;
sisi=0,01 m; L = 0,099 m; saat t =1 s ……………………...
75
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti= 100 ̊C ; T∞ = 30 ̊C ; sisi=0,01
m; L = 0,099 m; saat t= 10 s ………………………………..
75
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium ; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; sisi =
0,01 m; L = 0,099 m; saat t = 25 s ………………………….
76
xxii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
Gambar 5.17
Gambar 5.18
Gambar 5.19
Gambar 5.20
Gambar 5.21
Gambar 5.22
Gambar 5.23
Gambar 5.24
Gambar 5.25
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; sisi =
0,01 m; L = 0,099 m; saat t = 50 s ………………………….
76
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; sisi =
0,01 m; L = 0,099 m; saat t = 75 s ………………………….
77
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; sisi =
0.01 m; L = 0.099 m saat t = 100 s …………………………
77
Grafik Nilai Laju Aliran Kalor dengan Variasi Sudut
Kemiringan Sirip dengan Bahan Alumunium ; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; sisi =
0.01 m; L = 0.099 m dari Waktu ke Waktu ………………...
78
Grafik Nilai Efisiensi dengan Variasi Sudut Kemiringan
Sirip dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 ̊ ̊C ; Tb =
100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; sisi = 0.01 m; L = 0.099
m dari Waktu ke Waktu …………………………………….
79
Grafik Nilai Efektivitas dengan Variasi Sudut Kemiringan
Sirip dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 ̊ ̊C ; Tb =
100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; sisi = 0.01 m; L = 0.099
m dari Waktu ke Waktu …………………………………….
80
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; sisi =
0,01 m; L = 0,099 m; Saat Keadaan Tunak ………………...
81
Grafik Nilai Laju Aliran Kalor dengan Variasi Sudut
Kemiringan Sirip dengan Bahan Alumunium ; h = 250
W/m2 ̊ ̊C ; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; sisi =
0.01 m; L = 0.099 m Saat Keadaan Tunak …………………
82
Grafik Nilai Efisiensi dengan Variasi Sudut Kemiringan
Sirip dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 ̊ ̊C ; Tb =
100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; sisi = 0.01 m; L = 0.099
m Saat Keadaan Tunak ……………………………………..
83
xxiii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
Gambar 5.26
Gambar 5.27
Gambar 5.28
Gambar 5.29
Gambar 5.30
Gambar 5.31
Gambar 5.32
Gambar 5.33
Gambar 5.34
Gambar 5.35
Grafik Nilai Efektivitas dengan Variasi Sudut Kemiringan
Sirip dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 ̊ ̊C ; Tb =
100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; sisi = 0.01 m; L = 0.099
m Saat Keadaan Tunak ……………………………………..
83
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium ; Tb = 100 ̊
C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L =
0,099 m; saat t = 1 s ………………………………………...
85
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; Tb = 100 ̊ C
; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099
m; saat t = 10 s ……………………………………………...
85
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; Tb = 100 ̊ C
; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099
m; saat t = 25 s ……………………………………………...
86
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; Tb = 100 ̊ C
; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099
m; saat t = 50 s ……………………………………………...
86
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; Tb = 100 ̊ C
; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099
m; saat t = 75 s ……………………………………………...
87
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; Tb = 100 ̊ C
; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099
m; saat t = 100 s …………………………………………….
87
Grafik Nilai Laju Aliran Kalor dengan Variasi Koefisien
Perpindahan Kalor Konveksi dengan Bahan Alumunium
;Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊; sisi = 0.01
m; L = 0.099 m dari Waktu ke Waktu ……………………...
88
Grafik Efisiensi dengan Variasi Koefisien Perpindahan
Kalor Konveksi dengan Bahan Alumunium ; Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊; sisi = 0.01 m; L = 0.099
m dari Waktu ke Waktu …………………………………….
89
Grafik Efektivitas dengan Variasi Koefisien Perpindahan
Kalor Konveksi dengan Bahan Alumunium ; Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊; sisi = 0.01 m; L = 0.099
m dari Waktu ke Waktu …………………………………….
90
xxiv
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
Gambar 5.36
Gambar 5.37
Gambar 5.38
Gambar 5.39
Gambar 5.40
Gambar 5.41
Gambar 5.42
Gambar 5.43
Gambar 5.44
Gambar 5.45
Distribusi Suhu; Bahan Alumunium ; Tb = 100 ̊ C; Ti =
100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099 m;
Pada Saat Tunak …………………………………………….
91
Grafik Nilai Laju Aliran Kalor dengan Variasi Koefisien
Perpindahan Kalor Konveksi Bahan Alumunium; Tb = 100 ̊
C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0.01 m; L =
0.099 m Saat Keadaan Tunak ………………………………
92
Grafik Nilai Efisiensi dengan Variasi Koefisien
Perpindahan Kalor Konveksi Bahan Alumunium; Tb = 100 ̊
C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0.01 m; L =
0.099 m Saat Keadaan Tunak ………………………………
93
Grafik Nilai Efektivitas dengan Variasi Koefisien
Perpindahan Kalor Konveksi Bahan Alumunium ; Tb = 100 ̊
C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0.01 m; L =
0.099 m Saat Keadaan Tunak ………………………………
93
̊
Distribusi Suhu Pada Sirip; h = 250 W/m2 C;
Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099
m saat t = 1 s ………………………………………………..
95
Distribusi Suhu Pada Sirip; h = 250 W/m2 ̊C; Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099
m; saat t = 10 s ……………………………………………...
95
̊
Distribusi Suhu Pada Sirip; h = 250 W/m2 C;
Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099
m; saat t = 25 s ……………………………………………...
96
̊
Distribusi Suhu Pada Sirip; h = 250 W/m2 C;
Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099
m; saat t = 50 s ……………………………………………...
96
Distribusi Suhu Pada Sirip; h = 250 W/m2 ̊C; Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099
m; saat t = 75 s ……………………………………………...
97
̊
Distribusi Suhu Pada Sirip; h = 250 W/m2 C;
Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099
m; saat t = 100 s …………………………………………….
97
xxv
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
Gambar 5.46
Gambar 5.47
Gambar 5.48
Gambar 5.49
Gambar 5.50
Gambar 5.51
Gambar 5.52
Gambar 5.53
Gambar 5.54
Grafik Nilai Laju Aliran Kalor dengan Variasi Material
̊
Bahan Sirip dengan h = 250 W/m2 C
; Tb = 100 ̊ C ; Ti =
100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊; sisi = 0.01 m; L = 0.099 m
dari Waktu ke Waktu ……………………………………….
98
Grafik Nilai Efisiensi dengan Variasi Material Bahan Sirip
̊
dengan h = 250 W/m2 C
; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ =
30 ̊ C ; α = 2 ̊; sisi = 0.01 m; L = 0.099 m dari Waktu ke
Waktu ………………………………………………………
99
Grafik Nilai Efektivitas dengan Variasi Material Bahan
̊
Sirip dengan h = 250 W/m2 C
; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ;
T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊; sisi = 0.01 m; L = 0.099 m dari Waktu
ke Waktu ……………………………………………………
100
Distribusi Suhu Pada Sirip; h = 250 W/m2 ̊C; Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0,01 m, L = 0,099
m; Saat Kondisi Tunak ……………………………………..
101
Grafik Nilai Laju Aliran Kalor dengan Variasi Material
̊
Bahan Sirip dengan h = 250 W/m2 C
; Tb = 100 ̊ C ; Ti =
100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊; sisi = 0.01 m; L = 0.099 m
saat Keadaan Tunak ………………………………………...
102
Grafik Nilai Efisiensi dengan Variasi Material Bahan Sirip
̊
dengan h = 250 W/m2 C
; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ =
30 ̊ C ; α = 2 ̊; sisi = 0.01 m; L = 0.099 m saat Keadaan
Tunak ……………………………………………………….
103
Grafik Nilai Efektivitas dengan Variasi Material Bahan
̊
Sirip dengan h = 250 W/m2 C
; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ;
T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊; sisi = 0.01 m; L = 0.099 m saat
Keadaan Tunak ……………………………………………..
103
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium ; h = 250
W/m2 ̊C; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
sisi = 0,01 m; saat t = 1 s …………………………………...
105
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊C; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
sisi = 0,01 m; saat t = 10 s ………………………………….
105
xxvi
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
Gambar 5.55
Gambar 5.56
Gambar 5.57
Gambar 5.58
Gambar 5.59
Gambar 5.60
Gambar 5.61
Gambar 5.62
Gambar 5.63
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium ; h = 250
W/m2 ̊C; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
sisi = 0,01 m; saat t = 25 s ………………………………….
106
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
̊
W/m2 C;
Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
sisi = 0,01 m; saat t = 50 s ………………………………….
106
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊C; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
sisi = 0,01 m; saat t = 75 s ………………………………….
107
Distribusi Suhu Pada Sirip; Bahan Alumunium; h = 250
W/m2 ̊C; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
sisi = 0,01 m; saat t = 100 s ………………………………...
107
Grafik Nilai Laju Aliran Kalor dengan Variasi Panjang Sirip
dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 ̊C; Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0.01 m Dari Waktu
ke Waktu ……………………………………………………
108
Grafik Nilai Efisiensi dengan Variasi Panjang Sirip dengan
̊
Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 C;
Tb = 100 ̊ C ; Ti =
100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0.01 m Dari Waktu ke
Waktu ……………………………………………………….
109
Grafik Nilai Efektivitas dengan Variasi Panjang Sirip
̊
dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 C;
Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0.01 m Dari Waktu
ke Waktu ……………………………………………………
110
Distribusi Suhu Pada Sirip Bahan Alumunium ; h = 250
W/m2 ̊C; Tb = 100 ̊ C ; Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ;
sisi = 0,01 m; Saat Keadaan Tunak ………………………...
111
Grafik Nilai Laju Aliran Kalor dengan Variasi Panjang Sirip
dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 ̊C; Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0.01 m Saat
Keadaan Tunak ……………………………………………..
112
xxvii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
Gambar 5.64
Gambar 5.65
Gambar 5.66
Gambar 5.67
Gambar 5.68
Grafik Nilai Efisiensi dengan Variasi Panjang Sirip dengan
̊
Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 C;
Tb = 100 ̊ C ; Ti =
100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0.01 m Saat Keadaan
Tunak ………………………………………………………
113
Grafik Nilai Efektivitas dengan Variasi Panjang Sirip
dengan Bahan Alumunium ; h = 250 W/m2 ̊C; Tb = 100 ̊ C ;
Ti = 100 ̊ C ; T∞ = 30 ̊ C ; α = 2 ̊ ; sisi = 0.01 m Saat
Keadaan Tunak ……………………………………………..
113