26 yang mencair ini menyatakan banyaknya panas yang diserap oleh es karena beban
panas dari luar dan beban panas dari luar. Hubungan antara laju penetrasi panas dengan jumlah panas yang diserap, dapat diketahui dari rumus berikut :
q = Qt di mana :
q = kkaljam, atau kkal24jam Q = kapasitas atau jumlah panas kkal
t = waktu dalam jam atau per 24 jam
Proses laju perpindahan panas yang melalui suatu peti kemasan berpendingin, dapat dijelaskan melalui rumus berikut :
x T
T kA
q
2 1
− =
, atau q = U.A. ΔT
di mana : q = laju pengaliran panas ke dalam peti kemasan dingin dalam satuan
kkaljam k = konduktivitas termal bahan, dalam satuan kkal mm
2
jam derajat C A = Luas permukaan luar sisitutup peti, dalam satuan m
2
T
1
= suhu pada sisi panas suhu udara luar, dalam
o
C T
2
= suhu pada sisi dingin suhu udara dalam peti, dalam
o
C x = tebal material yang menyelubungi wilayah dingin, dalam m.
U = koefisien pengaliran panas dari elemen dinding insulasi, dalam kcal m
-2
h
-1 o
C
-1
ΔT = perbedaan antara suhu di luar dan di dalam peti, dalam
o
C. Peti dengan satu lapisan dinding :
k x
U 1
=
di mana : U = koefisien pengaliran panas dari elemen dinding insulasi kcal m
-2
h
-1 o
C
-1
x = tebal material yang menyelubungi wilayah dingin k = konduktivitas termal bahan, kkal mm
2
jam derajat C.
27
3.5.3.1 Analisis efisiensi karena perubahan rapat massa faktor densitas
Efisiensi karena perubahan densitas material insulasi polyurethane η,
dapat ditentukan melalui perbandingan antara nilai perubahan densitas material Δρ terhadap perubahan laju panas Δq yang dihasilkan. Perbandingan relatif
dari perubahan dua nilai tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut : ∆q
3
∆q
2
∆q
1
q
1
…….. q
2
…….. q
3
…….. q
4
ρ
1
……... ρ
2
........ ρ
3
…….. ρ
4
∆ ρ
1
∆ ρ
2
∆ ρ
3
3.5.3.2 Analisis efisiensi perubahan rapat massa dengan CFD
Keuntungan dari penggunaan CFD adalah fleksibilitas, waktu komputasi yang relatif singkat dan efesiensi biaya secara keseluruhan Brown dan Jacobsen
2009. Terdapat 3 tahapan utama proses analisis dengan menggunakan CFD, yaitu preprocessing,
simulationsolver, dan postprocessor Wikipedia 2011.
Berdasarkan tahapan tersebut, pemecahan masalah terkait dengan laju panas akibat perubahan densitas insulasi polyurethane, dapat dijelaskan sebagai berikut :
- Pre-processor, membuat geometrimodel, mesh generation input flow properties initial condition dan boundary condition.
- Solver : proses perhitungan numerikiterasi - Post processor : tampilan visual hasil perhitungan
3.5.3.3 Analisis efisiensi karena perubahan geometri ruang faktor luas
Efisiensi karena perubahan bentuk ruang kubus menjadi persegipanjang bentuk balok dengan volume konstan, dapat dilakukan dengan cara iterasi
η
ρ ∆
∆ =
q
ρ η
∆ ∆
= q
i i
n qi
qi qn
ρ ρ
ρ η
− −
=
−
− =
1 i
n qi
qi qn
ρ ρ
η
28 numerik perubahan matrik kubus a x a x a = 1, ke bentuk kotak balok a x b x c
= 1, atau a x b x b = 1. Model iterasi yang dimaksud : 1 Bentuk balok, tiga sisi berbeda : an+1 x a x X = 1, dan X = 1a2 n+1, a =
1, dan n = 0,01, 0,02, 0,03, ......dan n max = 1. 2 Bentuk balok, dua sisi berukuran sama : a – n
2
x X = 1, dan X = 1a - n
2
, a = 1, dan n = 0,01, 0,02, 0,03, ......dan n max = 0,5.
di mana : V kubus = a x a x a, dengan A1
V persegi panjang = l x b x t dengan A2 A1 A2 , maka :
a = salah satu sisi ruang kubus X = nilai sisi yang dicari
A1 = luas permukaan ruang kubus A2 = luas permukaan ruang persegipanjang
fb = faktor luas, efisiensi luas permukaan karena perubahan bentuk ruang.
3.6 Analisis Hubungan Efisiensi terhadap Sistem CUNO
Pengaruh efisiensi palka terhadap perencanaan kapal dilihat pada faktor pengaruh perubahan penggunaan densitas material dan perencanaan bentuk ruang
palka. Hubungan tersebut dapat dilihat dari metode pendekatan perbandingan volume palka dengan sistem cubic number CUNO untuk mendapatkan nilai
displasemen kapal. Nilai Displasemen ini akan menentukan ukuran utama kapal. Iterasi untuk mendapatkan efisiensi termal dari palka berpengaruh secara teknis
terhadap ukuran utama kapal. Hal ini dapat dianalisis melalui perubahan nilai BD palka dengan BD kapal dan pengaruhnya terhadap displasemen kapal.
1 1
2
1 A
A A
fb −
+ =
29
4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian
4.1.1 Hasil observasi penerapan insulasi palka
Berdasarkan hasil observasi untuk dua kapal ikan yang sedang difabrikasi oleh galangan tradisional UD. Karyamina Putra, diperoleh rata-rata densitas
insulasi palka ± 30,92 kgm
3
. Hasil observasi ini menunjukkan bahwa penggunaan insulasi polyurethane pada palka kapal ikan tersebut memiliki nilai
rata-rata yang telah memenuhi standar yang ditetapkan untuk insulasi yang baik, yaitu ρ 30 kgm
3
. Dua kapal yang diobservasi tersebut masing-masing memiliki
5 ruang palka yang disekat menjadi 2 bagian secara simetris arah memanjang kapal, sehingga total terdapat 10 kompartemen palka. Dari 10 kompartemen
tersebut, sebanyak 70 atau 7 kompartemen memiliki dinding insulasi dengan kerapatan ρ 30 kgm
3
Tabel 6 dan 7.
Tabel 6 Perhitungan densitas insulasi polyurethane pada Kapal 1.
Tabel 7 Perhitungan densitas insulasi polyurethane pada Kapal 2
Keterangan : L
OA
= Panjang seluruh kapal, dalam m. Lpp = Panjang antar garis tegak, dalam m.
B = Lebar kapal, dalam m. D = Tinggi geladak kapal, dalam m.
Kapal I m
Ukuran Palka
V’ M
ρ
L B
D t
LxBxtx2 BxDxt
LxDxt 5+6+7
8x0,15 9 -10
=1110 1
2 3
4 5
6 7
8 9
10 11
12 13
LOA =18,6
2,15 2,4
2,2 0,15
1,55 0,79
0,71 3,05
0,46 2,59
80 30,86
Lpp=15,6 2,22
2,4 2,2
0,15 1,60
0,79 0,73
3,12 0,47
2,65 80
30,14 B=5,2
2,34 2,35
2,3 0,15
1,65 0,81
0,81 3,27
0,49 2,78
80 28,80
D=2,4 2,36
2,3 2,35
0,15 1,63
0,81 0,83
3,27 0,49
2,78 80
28,77 d= 1,85
2,43 2,3
2.,35 0,15
1,68 0,81
0,86 3,34
0,50 2,84
80 28,15
Purse Seine dengan 10 palka Rata-
rata ρ = 29,34
Kapal 2 m
Ukuran Palka
V’ M
ρ
L B
D t
LxBxtx2 BxDxt
LxDxt 5+6+7
8x0,15 9 -10
=1110 1
2 3
4 5
6 7
8 9
10 11
12 13
LOA=17,5 1,6
2,1 2,2
0,15 1,01
0,69 0,53
2,23 0,33
1,90 60
31,67 LPP=13,5
1,6 2,1
2,2 0,15
1,01 0,69
0,53 2,23
0,33 1,90
60 31,67
B=4,5 1,6
1,9 2,2
0,15 0,91
0,63 0,53
2,07 0,31
1,76 58
33,01 D=2,2
1,6 1,9
2,2 0,15
0,91 0,63
0,53 2,07
0,31 1,76
59 33,58
d= 1.8 1,6
1,8 2,2
0,15 0.86
0,59 0,53
1,99 0,30
1,70 55
32,58
Purse Seine dengan 10 palka Rata-
rata ρ = 32,50
30 d = Tinggi sarat kapal, dalam m.
t = tebal dinding palka, dalam m. ρ = rapat massa densitas material dinding insulasi, ρ = MV,
dalam kgm
3
. M = massa larutan polyurethane. Kebutuhan penuangan larutan untuk
1 kompartemen dinding palka, dalam kg. V’ = Volume total dinding palka setelah dikurangi volume gading,
V – 0,15V, m
3
. V = Volume total dinding palka sebelum dikurangi volume gading, m
3
.
4.1.2 Hasil pengukuran laboratorium terhadap kecepatan pencairan es
Rata-rata hasil pengukuran jumlah es mencair dalam kotak yang diukur per 8 jam, 16 jam dan 24 jam, disajikan pada Tabel 8. Masing-masing kotak diisi
dengan es 3 kg. Hasil pengukuran jumlah es mencair untuk tiap box berinsulasi polyurethane yang diamati disajikan lebih rinci pada Lampiran 10. Proses
perhitungan kecepatan penetrasi panas hasil pengukuran kecepatan pencairan es dari kotak insulasi yang diamati di laboratorium, di lakukan dengan cara
mengalikan jumlah es yang mencair dengan panas laten pelelehan es per satuan waktu, yaitu :
q = Qt, Q = Mes x L, di mana :
q = kecepatan atau laju penetrasi panas kkaljam Q = jumlah atau beban panas kkal
t = waktu jam Mes = jumlah es mencair kg
L = panas laten pelelehan es kkalkg Tabel 8 menunujukkan nilai rata-rata jumlah es mencair dalam kotak berinsulasi
polyurethane dengan densitas material berbeda, sedangkan Tabel 9 menunjukkan nilai rata-rata kecepatan panas q yang didasarkan atas jumlah es yang mencair
Mes.
31 Tabel 8 Rata-rata jumlah es mencair dalam kotak berinsulasi polyurethane dengan
densitas material berbeda.
Densitas insulasi kgm
3
Durasi pencairan es jam
8 16
24
Jumlah es kg
30
0,735 1,454
2,181
35
0,646 1,323
1,914
40
0,678 1,344
1,950
45
0,713 1,365
2,034
50
0,735 1,399
2,088
Tabel 9 Kecepatan pencairan es q kkal, dalam kotak insulasi dengan kerapatan insulasi berbeda.
Durasi pencairan es jam
q kkaljam ρ
30
ρ
35
ρ
40
ρ
45
ρ
50
8 7,35
6,46 6,78
7,13 7,35
16 7,27
6,61 6.72
6.83 6.99
24 7,27
6,38 6.50
6.78 6.96
4.1.3 Uji Signifikansi pengaruh perubahan densitas material terhadap laju panas
Perbedaan jumlah es yang mencair sebagai akibat perubahan densitas material insulasi polyurethane dapat dilihat pada Tabel 8. Perubahan kecepatan
panas terindikasi dari jumlah es yang mencair dalam kurun waktu pengukuran. Uji signifikansi perubahan laju panas dilakukan terhadap data hasil pengukuran
tersebut. Hasil pengujian menunjukkan bahwa untuk tingkat signifikansi 0,05, perubahan kecepatan atau panas akibat perubahan densitas tidak signifikan. Hal
ini ditunjukkan dari nilai F hitung = 0,506, yang ternyata lebih kecil dari F tabel = 2,15 Ho diterima. Lampiran 11 menunjukkan proses perhitungan signifikansi
pengaruh perubahan densitas material polyurethane terhadap kecepatan penetrasi panas.
4.1.4 Hasil perhitungan laju panas dengan CFD LISA 76
Proses perhitungan numerik terhadap laju panas sebagai akibat perubahan densitas dengan CFD LISA 76 memerlukan data tentang data initial condition dan
data boundary condition. Hal tersebut dibutuhkan untuk keperluan iterasi numerik
