28
Pengujian pada sirip dilakukan dengan variasi bahan yang telah ditentukan untuk dapat mengetahui perbedaan distribusi suhu, laju aliran kalor, efisiensi dan
efektivitas dari variasi bahan tersebut.
3.6. Cara Pengambilan Data, Pengolahan dan Pembahasan.
Pengambilan data dilakukan dengan membuat program terlebih dahulu pada microsoft office excel sesuai dengan metode yang digunakan, kemudian
memasukan data kedalam program yang telah dibuat. Hasil perhitungan dari program yang telah dibuat berupa distribusi suhu, laju aliran kalor efisiensi dan
efektivitas. Hasil perhitungan dari program yang didapat kemudian diolah untuk dapat
ditampilkan dalam grafik. Grafik yang ditampilkan adalah grafik : a.
Laju aliran kalor dari waktu ke waktu b.
Efesiensi dari waktu ke waktu c.
Efektivitas dari waktu ke waktu Pembahasan dapat dilakukan berdasarkan grafik-grafik yang disajikan sehingga
dapat diambil kesimpulan dari penelitian. Dalam melakukan pembahasan, memperhatikan juga hasil-hasil penelitian yang terkait.
3.7. Pengambilan Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan dibuat berdasarkan pembahasan yang telah dilakukan dan kesimpulan merupakan jawaban dari tujuan penelitian. Saran diberikan agar
penelitian yang dilakukan berikut dapat dijalankan dengan lebih baik. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN
4.1. Data Pengamatan
Percobaan dilakukan untuk mengetahui pengaruh bahan sirip dan pengaruh koefisien perpindahan kalor konveksi terhadap laju aliran kalor,
efisiensi dan efektivitas sirip pada keadaan tak tunak. 4.1.1.
Pengaruh Bahan Sirip Terhadap Laju Aliran Kalor, Efisiensi dan Efektivitas Sirip
Pengaruh bahan sirip terhadap laju aliran kalor, efisiensi dan efektivitas sirip dapat diketahui dengan melakukan empat variasi bahan yaitu alumunim, besi
nikel dan tembaga . Sifat-sifat dari keempat bahan yang diamati disajikan dalam Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Sifat bahan sirip yang diuji dalam penelitian No
Bahan Sifat-sifat bahan
Kondukvitas Termal k
wattm
o
C Kalor
Jenis c Jkg
o
C Massa
J enis ρ
kgm
3
Difusivitas T
ermal α m
2
s 1
Alumunium 204
900 2707
8,37 x 10
-5
2 Besi
73 460
7897 2,01 x 10
-5
3 Nikel
93 454
8906 2,3 x 10
-5
4 Tembaga
398 390
8954 1,13 x 10
-4
29 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Percobaan dilakukan dengan nilai koefisien perpindahan kalor konveksi yang sama yaitu 50 wattm
2o
C. Percobaan dilakukan dengan kondisi sebagai berikut :
suhu awal sirip T
o
: 30 ˚C suhu dasar sirip T
dasar
: 100 ˚C suhu lingkungan T
f
: 30 ˚C Hasil penelitian disajikan dalam Tabel 4.2 sampai dengan Tabel 4.4.
Tabel 4.2 Pengaruh bahan sirip terhadap laju aliran kalor sirip dari waktu ke waktu
No Waktu
detik Laju Aliran kalor watt
Tembaga Alumunium
Besi Nikel
1 14,7
14,7 14,7
14,7 2
0,12 18,99
17,81 15,46
15,55 3
0,24 22,66
20,59 16,19
16,37 4
0,48 28,85
25,44 17,61
17,95 5
0,72 34,04
29,60 18,95
19,44 6
1,20 42,70
36,61 21,44
22,20 7
2,40 59,36
50,05 26,81
28,08 8
3,60 72,43
60,44 31,29
32,97 9
7,20 100,86
82,87 41,58
44,22 10
10,80 119,56
97,79 49,15
52,58 11
18 140,86
115,27 60,00
64,77 12
24 149,77
122,85 66,38
72,08 13
30 154,62
127,12 71,18
77,66 14
45 159,16
131,36 78,79
86,69 15
60 160,17
132,40 82,76
91,54 16
90 160,45
132,71 85,95
95,62 17
120 160,46
132,73 86,86
96,85 18
150 160,46
132,73 86,86
96,85 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Tabel 4.3 Pengaruh bahan sirip terhadap efisiensi sirip dari waktu ke waktu No
waktu detik
Efisiensi Tembaga
Alumunium besi
Nikel 1
6,91 6,91
6,91 6,91
2 0,12
8,92 8,37
7,26 7,31
3 0,24
10,65 9,68
7,61 7,69
4 0,48
13,56 11,95
8,27 8,44
5 0,72
15,99 13,91
8,90 9,14
6 1,2
20,07 17,20
10,08 10,43
7 2,4
27,90 23,52
12,60 13,20
8 3,6
34,03 28,40
14,70 15,49
9 7,2
47,40 38,94
19,54 20,78
10 10,8
56,18 45,96
23,10 24,71
11 18
66,20 54,17
28,20 30,44
12 24
70,38 57,73
31,20 33,87
13 30
72,66 59,74
33,45 36,49
14 45
74,80 61,73
37,03 40,74
15 60
75,27 62,22
38,89 43,02
16 90
75,40 62,37
40,39 44,93
17 120
75,40 62,37
40,82 45,51
18 150
75,40 62,37
40,82 45,51
Tabel 4.4 Pengaruh bahan sirip terhadap efektivitas sirip dari waktu ke waktu
No waktu
detik Efektivitas
Tembaga Alumunium
Besi Nikel
1 0,00
10,50 10,50
10,50 10,50
2 0,12
13,56 12,72
11,04 11,11
3 0,24
16,19 14,71
11,57 11,70
4 0,48
20,60 18,17
12,58 12,82
5 0,72
24,31 21,14
13,54 13,89
6 1,20
30,50 26,15
15,32 15,85
7 2,40
42,40 35,75
19,15 20,06
8 3,60
51,73 43,17
22,35 23,55
9 7,20
72,05 59,19
29,70 31,58
10 10,80
85,40 69,85
35,11 37,56
32
Tabel 4.4 Lanjutan No
Waktu detik
Efektivitas Tembaga
Alumunium Besi
Nikel 11
18 100,62
82,34 42,86
46,27 12
24 106,98
87,75 47,42
51,48 13
30 110,44
90,80 50,85
55,47 14
45 113,69
93,83 56,28
61,92 15
60 114,41
94,57 59,11
65,38 16
90 114,60
94,80 61,40
68,30 17
120 114,61
94,81 62,05
69,18 18
150 114,61
94,81 62,05
69,18
4.1.2. Pengaruh Koefisien Perpindahan Kalor Konveksi Terhadap Laju
Aliran Kalor, Efektivitas dan Efisiensi Sirip
Pengaruh koefisien perpindahan kalor konveksi terhadap laju aliran kalor, efisiensi dan efektivitas sirip dapat diketahui dengan melakukan empat
variasi, setiap percobaan yang dilakukan menggunakan variasi nilai koefisien perpindahan kalor konveksi yang berbeda-beda yaitu 25 wattm
2 o
C, 50 wattm
2 o
C, 100 wattm
2 o
C dan 200 wattm
2 o
C . Percobaan dilakukan pada bahan sirip yang sama yaitu tembaga . Percobaan dilakukan dengan kondisi sebagai berikut:
suhu awal sirip T
o
: 30 ˚C suhu dasar sirip T
dasar
: 100 ˚C suhu lingkungan T
f
: 30 ˚C Hasil penelitian disajikan dalam Tabel 4.5 sampai dengan Tabel 4.7.
33
Tabel 4.5 Pengaruh koefisien perpindahan kalor konveksi terhadap laju aliran kalor sirip dari waktu ke waktu
No Waktu
detik Laju Aliran Kalor watt
h = 25 wattm
2 o
C h = 50
wattm
2 o
C h = 100
wattm
2 o
C h = 200
wattm
2 o
C 1
7,35 14,70
29,40 58,80
2 0,12
9,49 18,99
37,97 75,95
3 0,24
11,34 22,66
45,30 90,47
4 0,48
14,44 28,85
57,54 114,49
5 0,72
17,06 34,04
67,75 134,22
6 1,2
21,45 42,70
84,61 166,12
7 2,4
30,00 59,36
116,26 223,21
8 3,6
36,82 72,43
140,19 263,38
9 7,2
52,19 100,86
188,88 334,80
10 10,8
62,86 119,56
217,57 368,61
11 18
75,99 140,86
245,68 393,24
12 24
82,07 149,77
255,26 398,78
13 30
85,68 154,62
259,60 400,52
14 45
89,58 159,16
262,73 401,29
15 60
90,66 160,17
263,17 401,33
16 90
91,05 160,45
263,24 401,33
17 120
91,08 160,46
263,24 401,33
18 150
91,08 160,46
263,24 401,33
Tabel 4.6 Pengaruh koefisien perpindahan kalor konveksi terhadap efisiensi sirip dari waktu ke waktu
N0 waktu
detik Efisiensi
h = 25 wattm
2 o
C h = 50
wattm
2 o
C h = 100
wattm
2 o
C h = 200
wattm
2 o
C 1
6,91 6,91
6,91 6,91
2 0,12
8,92 8,92
8,92 8,92
3 0,24
10,65 10,65
10,64 10,63
4 0,48
13,57 13,56
13,52 13,45
5 0,72
16,03 15,99
15,92 15,77
6 1,2
20,16 20,07
19,88 19,52
7 2,4
28,20 27,90
27,32 26,22
8 3,6
34,61 34,03
32,94 30,94
34
Tabel 4.6 Lanjutan No
Waktu detik
Efisiensi h = 25
wattm
2 o
C h = 50
wattm
2 o
C h =100
wattm
2 o
C h = 200
wattm
2 o
C 9
7,2 49,05
47,40 44,38
39,33 10
10,8 59,08
56,18 51,12
43,31 11
18 71,42
66,20 57,73
46,20 12
24 77,13
70,38 59,98
46,85 13
30 80,53
72,66 61,00
47,05 14
45 84,19
74,80 61,73
47,14 15
60 85,21
75,27 61,84
47,15 16
90 85,57
75,40 61,85
47,15 17
120 85,60
75,40 61,85
47,15 18
150 85,60
75,40 61,85
47,15
Tabel 4.7 Pengaruh koefisien perpindahan kalor konveksi terhadap Efektivitas sirip dari waktu ke waktu
NO waktu
detik Efektivitas
h = 25 wattm
2 o
C h= 50
wattm
2 o
C h = 100
wattm
2 o
C h = 200
wattm
2 o
C 1
10,50 10,50
10,50 10,50
2 0,12
13,56 13,56
13,56 13,56
3 0,24
16,19 16,19
16,18 16,16
4 0,48
20,63 20,60
20,55 20,45
5 0,72
24,37 24,31
24,20 23,97
6 1,2
30,64 30,50
30,22 29,66
7 2,4
42,86 42,40
41,52 39,86
8 3,6
52,60 51,73
50,07 47,03
9 7,2
74,56 72,05
67,46 59,79
10 10,8
89,80 85,40
77,71 65,82
11 18
108,56 100,62
87,74 70,22
12 24
117,24 106,98
91,16 71,21
13 30
122,41 110,44
92,72 71,52
14 45
127,97 113,69
93,83 71,66
15 60
129,52 114,41
93,99 71,67
16 90
130,07 114,60
94,01 71,67
17 120
130,11 114,61
94,02 71,67
18 150
130,11 114,61
94,02 71,67
35
4.2. Pembahasan
Penelitian tentang pengaruh bahan sirip terhadap laju perpindahan kalor sirip digambarkan dengan grafik seperti yang tersaji pada Gambar 4.1. Grafik
pada Gambar 4.1 menunjukkan bahwa seiring dengan pertambahan waktu laju aliran kalor yang dilepas sirip semakin meningkat, hingga mencapai keadaan
tunak yaitu pada saat laju aliran kalor yang dilepas sirip tidak berubah-ubah lagi terhadap waktu. Laju aliran kalor sirip mencapai keadaan tunak seperti yang
dirumuskan pada persamaan 4.1 x 100
≤ 1 ................................................................................... 4.1 Pada sirip berbahan tembaga, laju aliran kalor menjadi tunak setelah detik ke 45.
Pada sirip berbahan alumunium, laju aliran kalor menjadi tunak setelah detik ke 47. Pada sirip berbahan besi, laju aliran kalor menjadi tunak setelah detik ke 83.
Pada sirip berbahan nikel, laju aliran kalor menjadi tunak setelah detik ke 87. Dengan demikian untuk mencapai keadaan tunak tercepat dimiliki oleh tembaga
kemudian diikuti berturut-turut sirip dari bahan alumunium, besi dan nikel. Grafik pada Gambar 4.1 menunjukkan bahwa bahan sirip berpengaruh
terhadap laju aliran kalor yang dilepas sirip. Pada penelitian ini laju aliran kalor terbesar yang dilepas sirip dimiliki oleh bahan tembaga, kemudian diikuti
berturut-turut dari bahan alumunium, nikel dan besi. Ketika keadaan sudah tunak besar laju aliran kalor yang dilepas sirip dari
bahan tembaga, alumunium, besi dan nikel berturut-turut sebesar: 160 watt, 133 watt, 86 watt dan 97 watt.
36
Gambar 4.1 Pengaruh bahan sirip terhadap laju aliran kalor yang dilepas sirip Penelitian tentang pengaruh bahan sirip terhadap efisiensi sirip
digambarkan dengan grafik seperti yang tersaji pada Gambar 4.2. Grafik pada Gambar 4.2 menunjukkan bahwa seiring dengan pertambahan waktu nilai
efisiensi sirip semakin meningkat, hingga mencapai keadaan tunak yaitu pada saat efisiensi sirip tidak berubah-ubah lagi terhadap waktu. Laju efisiensi sirip
mencapai keadaan tunak seperti yang dirumuskan pada persamaan 4.2 x 100
≤ 1 ................................................................................... 4.2 Pada sirip berbahan tembaga, efisiensi sirip menjadi tunak setelah detik ke 45.
Pada sirip berbahan alumunium, efisiensi sirip menjadi tunak setelah detik ke 47. Pada sirip berbahan besi, efisiensi sirip menjadi tunak setelah detik ke 83. Pada
sirip berbahan nikel, efisiensi sirip menjadi tunak setelah detik ke 87. Grafik pada Gambar 4.2 menunjukkan bahwa bahan sirip berpengaruh
terhadap efisiensi. Pada penelitian ini laju aliran kalor terbesar yang dilepas sirip dimiliki oleh bahan tembaga kemudian diikuti berturut-turut dari bahan
alumunim, nikel dan besi.
20 40
60 80
100 120
140 160
180
50 100
150
La ju
A li
ra n
K a
lo r
w a
tt
waktu detik
tembaga alumunium
besi nikel
37
Ketika keadaan sudah tunak besar efisiensi sirip dari bahan tembaga, alumunium, besi dan nikel berturut-turut sebesar: 75, 62, 41 dan 46.
Gambar 4.2 Pengaruh bahan sirip terhadap efisiensi sirip
Penelitian tentang pengaruh bahan sirip terhadap efektivitas sirip digambarkan dengan grafik seperti yang tersaji pada Gambar 4.3. Grafik pada
Gambar 4.3 menunjukkan bahwa seiring dengan pertambahan waktu efektivitas sirip semakin meningkat, hingga mencapai keadaan tunak yaitu pada saat
efektivitas sirip tidak berubah-ubah lagi terhadap waktu. Laju efektivitas sirip mencapai keadaan tunak seperti yang dirumuskan pada persamaan 4.3 .
x 100 ≤ 1 ................................................................................... 4.3
Pada sirip berbahan tembaga, efektivitas sirip menjadi tunak setelah detik ke 45. Pada sirip berbahan alumunium, efektivitas sirip menjadi tunak setelah detik ke
47. Pada sirip berbahan besi, efektivitas sirip menjadi tunak setelah detik ke 83. Pada sirip berbahan nikel, efektivitas sirip menjadi tunak setelah detik ke 87
10 20
30 40
50 60
70 80
50 100
150
E fi
si e
n si
waktu detik
tembaga alumunium
besi nikel
38
Grafik pada Gambar 4.3 menunjukkan bahwa bahan sirip berpengaruh terhadap efektivitas sirip. Pada penelitian ini efektivitas sirip terbesar dimiliki
oleh bahan tembaga kemudian diikuti berturut-turut dari bahan alumunium, nikel dan besi.
Ketika keadaan sudah tunak besar efektivitas sirip dari bahan tembaga, alumunium, besi dan nikel berturut-turut sebesar: 115, 95, 62 dan 69.
Gambar 4.3 Pengaruh bahan terhadap efektivitas sirip Penelitian tentang pengaruh koefisien perpindahan kalor konveksi
terhadap laju perpindahan kalor sirip digambarkan dengan grafik seperti tersaji pada Gambar 4.4. Dari Gambar 4.4 untuk bahan sirip tembaga terlihat bahwa laju
aliran kalor sirip untuk nilai koefisien perpindahan kalor konveksi 25 watt m
2 o
C akan mencapai tunak setelah detik ke 52, nilai koefisien perpindahan kalor
konveksi 50 wattm
2 o
C akan mencapai tunak setelah detik ke 45, nilai koefisien perpindahan kalor konveksi 100 watt m
2 o
C akan mencapai tunak setelah detik ke 37, nilai koefisien perpindahan panas konveksi 200 watt m
2 o
C akan mencapai tunak setelah detik ke 27. Dengan demikian untuk mencapai keadaan tunak
tercepat ketika nilai koefisien perpindahan panas konduksi sebesar 200 watt m
2
20 40
60 80
100 120
140
50 100
150
E fe
kt iv
it a
s
waktu detik
tembaga alumunium
besi nikel
39
o
C kemudian diikuti berturut-turut 100 200 watt m
2 o
C , 50 200 watt m
2 o
C dan 25 200 watt m
2 o
C. Grafik pada Gambar 4.4 menunjukkan bahwa nilai koefisien
peprpindahan kalor konveksi berpengaruh terhadap laju aliran kalor yang dilepas sirip. Pada penelitian ini laju aliran kalor terbesar yang dilepas sirip dari bahan
tembaga ketika nilai koefisien perpindahan kalor konveksi sebesar 200 wattm
2 o
C kemudian diikuti berturut-turut 100 watt m
2 o
C, 50 watt m
2 o
C dan 25 wattm
2o
C. Ketika keadaan sudah tunak besar laju aliran kalor yang dilepas sirip dari
bahan tembaga pada saat nilai koefisien perpindahan kalor konveksi 25 wattm
2o
C, 50 watt m
2 o
C, 100 watt m
2 o
C dan 200 watt m
2 o
C berturut-turut sebesar: 91 watt, 160 watt, 263 Watt dan 401 watt.
Gambar 4.4 Pengaruh nilai koefisien perpindahan kalor konveksi terhadap laju aliran kalor sirip bahan tembaga
Penelitian tentang pengaruh koefisien perpindahan kalor konveksi terhadap efisiensi sirip digambarkan dengan grafik seperti tersaji pada Gambar
4.5. Dari Gambar 4.5 untuk bahan sirip tembaga terlihat bahwa efisiensi sirip untuk nilai koefisien perpindahan kalor konveksi 25 watt m
2 o
C akan mencapai
50 100
150 200
250 300
350 400
450
50 100
150
La ju
A li
ra n
K a
lo r
w a
tt
waktu detik
h= 5 Wm² ˚C h=5 Wm² ˚C
h= Wm² ˚C
h= Wm² ˚C
40
tunak setelah detik ke 52, nilai koefisien perpindahan kalor konveksi 50 wattm
2o
C akan mencapai tunak setelah detik ke 45, nilai koefisien perpindahan kalor konveksi 100 watt m
2 o
C akan mencapai tunak setelah detik ke 37 dan nilai koefisien perpindahan panas konveksi 200 watt m
2 o
C akan mencapai tunak setelah detik ke 27.
Grafik pada Gambar 4.5 menunjukkan bahwa nilai koefisien perpindahan kalor konveksi berpengaruh terhadap efisiensi sirip. Pada penelitian ini efisiensi
terbesar sirip dari bahan tembaga, ketika nilai koefisien perpindahan kalor konveksi sebesar 25 watt m
2 o
C kemudian diikuti berturut-turut 50 watt m
2 o
C, 100 watt m
2 o
C dan 200 watt m
2 o
C. Ketika keadaan sudah tunak besar efisiensi sirip dari bahan tembaga
pada saat nilai koefisien perpindahan kalor konveksi 25 watt m
2 o
C, 50 watt m
2 o
C, 100 watt m
2 o
C dan 200 watt m
2 o
C berturut-turut sebesar: 86, 75, 62 dan 47.
Gambar 4.5 Pengaruh nilai koefisien perpindahan kalor konveksi terhadap
efisiensi sirip bahan tembaga
10 20
30 40
50 60
70 80
90
50 100
150
E fi
si e
n si
waktu detik
h= 5 Wm² ˚C h=5 Wm² ˚C
h= Wm² ˚C
h= Wm² ˚C
41
Penelitian tentang pengaruh koefisien perpindahan kalor konveksi terhadap efektivitas sirip digambarkan dengan grafik seperti tersaji pada Gambar
4.6. Grafik pada Gambar 4.6 untuk bahan sirip tembaga terlihat bahwa laju efektivitas sirip untuk nilai koefisien perpindahan kalor konveksi 25 watt m
2 o
C akan mencapai tunak setelah detik ke 52, nilai koefisien perpindahan kalor
konveksi 50 wattm
2 o
C akan mencapai tunak setelah detik ke 45, nilai koefisien perpindahan kalor konveksi 100 watt m
2 o
C akan mencapai tunak setelah detik ke 37 dan nilai koefisien perpindahan panas konveksi 200 watt m
2 o
C akan mencapai tunak setelah detik ke 27.
Gambar 4.6 Pengaruh nilai koefisien perpindahan kalor konveksi terhadap efektivitas sirip bahan tembaga
Grafik pada Gambar 4.6 menunjukkan bahwa nilai koefisien perpindahan kalor konveksi berpengaruh terhadap efektivitas sirip. Pada penelitian ini
efektivitas sirip terbesar dari bahan tembaga ketika nilai koefisien perpindahan
20 40
60 80
100 120
140
50 100
150
E fe
kt iv
it a
s
waktu detik
h= 5 Wm² ˚C h=5 Wm² ˚C
h= Wm² ˚C
h= Wm² ˚C
42
kalor konveksi sebesar 25 wattm
2 o
C, kemudian diikuti berturut-turut 50 wattm
2 o
C, 100 wattm
2 o
C dan 200 wattm
2o
C. Ketika keadaan sudah tunak besar efektivitas sirip dari bahan tembaga
pada saat nilai koefisien perpindahan kalor konveksi 25 wattm
2 o
C, 50 wattm
2o
C, 100 watt m
2 o
C dan 200 watt m
2 o
C berturut-turut sebesar: 130, 115, 94 dan 72. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan