94
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 mencapai keadaan tunak nilai efisiensinya justru semakin tinggi, sedangkan nilai efektivitasnya dari
waktu ke waktu hingga mencapai keadaan tunak semakin kecil.
4.2.3 Pembahasan Perhitungan untuk Variasi Sisi Dua Dasar Penampang Sirip
Berdasarkan hasil perhitungan yang telah dilakukan, diperoleh grafik distribusi suhu, laju aliran kalor, efisiensi, dan efektivitas sirip penampang
berbentuk kapsul yang luasnya berubah terhadap posisi untuk variasi panjang sisi dua dasar penampang sirip yang hasilnya dapat dilihat pada Gambar 4.27 hingga
Gambar 4.39. Grafik laju aliran kalor, efisiensi, dan efektivitas sirip untuk setiap variasi panjang sisi dasar sirip dibandingkan terhadap waktu pada keadaan tak
tunak, yaitu 1 s, 25 s, 50 s, 75 s, 100 s, 120 s dan juga pada keadaan tunak. Dari grafik yang diperoleh, terlihat bahwa panjang sisi dua dasar penampang
sirip memiliki pengaruh yang cukup signifikan terhadap laju aliran kalor, efisiensi, dan efektivitas sirip. Untuk laju aliran kalor, dari grafik yang telah ditampilkan
terlihat bahwa laju aliran kalor dengan variasi panjang sisi dua dasar penampang sirip terkecil, yaitu 0,01 m memiliki nilai yang paling kecil, diikuti dengan variasi
panjang sisi dasar sirip 0,03 m, 0,05 m, dan 0,08 m. Sedangkan variasi panjang sisi dasar sirip terbesar, yaitu 0,1 m memiliki nilai laju aliran kalor yang terbesar dari
waktu ke waktu hingga keadaan tunak. Hal ini disebabkan karena ketika panjang sisi dasar sirip semakin besar, maka luas permukaan sirip yang bersentuhan dengan
95
udara di sekitar sirip akan semakin besar pula. Sesuai dengan rumus laju aliran kalor q = h A
s
T - T∞, dimana dalam rumus tersebut terlihat bahwa laju aliran kalor
memiliki hubungan yang berbanding lurus dengan luas permukaan sirip yang bersentuhan dengan fluida sekitar A
s
, saat luas permukaan sirip yang bersentuhan dengan fluida sirip semakin besar, maka laju aliran kalor yang dikeluarkan sirip
akan semakin besar pula. Untuk nilai efisiensi, dari grafik yang telah diperoleh terlihat adanya
perubahan posisi efisiensi dari waktu ke waktu pada variasi sisi dua dasar penampang sirip. Dari Tabel 4.10 dan Gambar 4.34 diperlihatkan bahwa ketika
waktu t = 1s, variasi sisi dua dasar penampang sirip 0,1 m memiliki efisiensi paling tinggi disusul berturut-turut 0,08 m, 0,05 m, 0,03 m, dan 0,01 m. Namun
ketika memasuki t = 15 s hingga keadaan tunak, terjadi perubahan urutan nilai efisiensi dari yang tertinggi hingga yang terendah. Pada saat t = 15 s hingga keadaan
tunak, variasi sisi dua dasar penampang sirip 0,01 m memiliki nilai efisiensi yang paling tinggi disusul 0,03 m, 0,05 m, 0,08 m, dan variasi sisi dua dasar penampang
sirip 0,1 justru memiliki nilai efisiensi yang paling kecil. Dari grafik distribusi suhu yang telah ditampilkan pada gambar 4.27 hingga gambar 4.32, terlihat bahwa
variasi sisi dua dasar penampang sirip 0,01 memiliki nilai suhu yang paling rendah. Seperti yang sudah di jelaskan sebelumnya hal tersebut dikarenakan sisi dua dasar
penampang pada sirip 0,01 m memiliki luasan yang kecil yang bersentuhan dengan fluida sekitar. Ketika luasan sirip yang bersentuhan dengan fluida sekitar semakin
kecil, maka semakin kecil luasan sirip yang harus didinginkan oleh fluida sekitar sirip dan hasilnya, distribusi suhu menjadi semakin cepat untuk mencapai keadaan
96
tunak dan nilai suhu sirip menjadi semakin rendah. Dikarenakan cepat mencapai keadaan tunak, maka penurunan suhu sirip dari waktu ke waktu memang drastis
pada awal dan hal tersebut membuat perbedaan laju aliran kalor ketika sirip terkena pengaruh fluida q aktual dan laju aliran kalor ketika suhu sirip diasumsikan sama
dengan suhu dasar sirip q maksimal begitu jauh diawal, yang membuat efisiensi sirip menjadi rendah. Tetapi begitu memasuki t = 15 s hingga keadaan tunak,
dikarenakan suhu sirip mendekati keadaan tunak, maka perbedaan penurunan suhu semakin kecil bahkan cenderung tetap sehingga perbedaan q aktual dan q maksimal
menjadi tidak terlalu besar perbedaanya dan membuat efisiensi penurunannya tidak terlalu signifikan. Berbeda halnya dengan sisi dua dasar penampang sirip yang
mempunyai nilai besar, maka luasan sirip yang bersentuhan dengan fluida sekitar akan semakin besar dan semakin besar pula luasan sirip yang harus didinginkan
fluida sehingga nilai suhunya tinggi dan juga semakin lama mencapai suhu tunak. Nilai suhu yang tinggi membuat perbedaan q aktual dan q maksimal diawal lebih
rendah jika dibandingkan sirip dengan sisi dua dasar penampang sirip bernilai kecil sehingga nilai efisiensinya lebih besar. Namun, sirip dengan sisi dua dasar
penampang yang nilainya lebih besar memiliki luasan sirip yang bersentuhan dengan fluida sekitar yang lebih besar sehingga membuat suhunya lebih lama
mencapai keadaan tunak. Hasilnya, ketika pada t =15 s hingga t =120 s sirip dengan sisi dua dasar penampang yang lebih kecil telah terlebih dulu mencapai keadaan
tunak dan mempertahankan nilai efisiensinya, sirip dengan sisi dua dasar penampang yang nilainya lebih besar terus menerus menurun nilai suhunya, hingga
nilai suhunya hampir sama dengan sirip yang memiliki nilai sisi dua dasar PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
97
penampang sirip yang kecil dan hasilnya, perbedaan q aktual dan q maksimal dari waktu ke waktu semakin jauh dan membuat nilai efisiensinya terus menerus
menurun, bahkan menjadi lebih rendah dibandingkan dengan sirip yang bernilai kecil pada sisi dua dasar penampangnya.
Untuk nilai efektivitas, dari grafik yang telah diperoleh terlihat adanya perubahan posisi efektivitas dari waktu ke waktu pada variasi sisi dua dasar
penampang sirip. Dari Tabel 4.11 dan Gambar 4.35 diperlihatkan bahwa ketika waktu t = 1s, variasi sisi dua dasar penampang sirip 0,1 m memiliki efektivitas
paling tinggi disusul berturut-turut 0,08 m, 0,05 m, 0,03 m, dan 0,01 m. Namun ketika memasuki t = 35 s hingga keadaan tunak, terjadi perubahan urutan nilai
efektivitas dari yang tertinggi hingga yang terendah. Pada saat t = 35 s hingga keadaan tunak, variasi sisi dua dasar penampang sirip 0,01 m memiliki nilai
efektivitas yang paling tinggi disusul 0,03 m, 0,05 m, 0,08 m, dan variasi sisi dua dasar penampang sirip 0,1 justru memiliki nilai efektivitas yang paling kecil. Dari
grafik distribusi suhu yang telah ditampilkan pada gambar 4.27 hingga gambar 4.32, terlihat bahwa variasi sisi dua dasar penampang sirip 0,01 memiliki nilai suhu
yang paling rendah. Seperti yang sudah di jelaskan sebelumnya hal tersebut dikarenakan sisi dua dasar penampang pada sirip 0,01 m memiliki luasan yang kecil
yang bersentuhan dengan fluida sekitar. Ketika luasan sirip yang bersentuhan dengan fluida sekitar semakin kecil, maka semakin kecil luasan sirip yang harus
didinginkan oleh fluida sekitar sirip dan hasilnya, distribusi suhu menjadi semakin cepat untuk mencapai keadaan tunak dan nilai suhu sirip menjadi semakin rendah.
Saat memasuki t = 35 s hingga keadaan tunak, dikarenakan suhu sirip mendekati PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
98
keadaan tunak, maka perbedaan penurunan suhu semakin kecil bahkan cenderung tetap sehingga perbedaannya menjadi tidak terlalu besar dan membuat efektivitas
penurunannya tidak terlalu signifikan. Berbeda halnya dengan sisi dua dasar penampang sirip yang mempunyai nilai besar, maka luasan sirip yang bersentuhan
dengan fluida sekitar akan semakin besar dan semakin besar pula luasan sirip yang harus didinginkan fluida sehingga nilai suhunya tinggi dan juga semakin lama
mencapai suhu tunak. Hasilnya, ketika pada t =25 s hingga t =120 s sirip dengan sisi dua dasar penampang yang lebih kecil telah terlebih dulu mencapai keadaan
tunak dan mempertahankan nilai efektivitasnya, sirip dengan sisi dua dasar penampang yang nilainya lebih besar terus menerus menurun nilai suhunya.
Diketahui bahwa efektivitas merujuk pada perbandingan laju aliran kalor ketika benda dipasang sirip dengan laju aliran kalor ketika benda tidak dipasangi sirip.
Sirip dengan variasi panjang sisi dasar yang kecil, seperti yang telah dibahas tentunya akan memiliki laju aliran kalor yang kecil pula. Ketika benda dengan
panjang sisi dasar yang kecil tidak dipasang sirip, maka laju perpindahan panas dari benda ke lingkungan menjadi sangat rendah dan ketika benda tersebut dipasang
sirip, otomatis luasan benda akan bertambah besar yang membuat laju aliran kalor menjadi bertambah besar. Hal yang sama juga berlaku untuk benda dengan panjang
sisi dasar yang besar. Namun, benda yang memiliki panjang sisi dasar yang besar walaupun tidak dipasang sirip pun telah memiliki laju aliran kalor yang cukup besar
dan dengan pemasangan sirip, laju aliran kalor memang dapat menjadi semakin besar tetapi pengaruhnya tidak akan sebesar ketika sirip dipasang pada benda yang
memiliki panjang sisi dasar kecil. Pemasangan sirip lebih dibutuhkan ketika PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
99
panjang sisi dasarnya kecil karena dengan adanya sirip, laju aliran kalor dapat bertambah besar secara signifikan dibandingkan dengan ketika panjang sisi
dasarnya besar. Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan dan grafik yang diperoleh, maka
didapat suatu kesimpulan bahwa semakin besar panjang sisi dasar sirip, maka laju aliran kalornya akan semakin besar, namun efisiensi dan efektivitasnya semakin
rendah.
4.2.4 Pembahasan Perbandingan Grafik Hubungan Efisiensi dan ξ Pada
