PENGARUH SUNTIKAN UDARA PADA ALIRAN PUSAR SEKUNDER TERHADAP KAPASITAS PENDINGINAN KELUARAN TABUNG VORTEX - repository civitas UGM

  

“PERANAN SAINS DAN TEKNOLOGI UNTUK MENINGKATKAN KAPASITAS INOVASI

DALAM RANGKA MEMPERCEPAT KEMANDIRIAN EKONOMI NASIONAL”

W W

  

INDUSTRIAL RESEARCH WORKSHOP AND NASIONAL SEMINAR 2011

PROSIDING

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

• – POLBAN Jl. Gegerkalong Hilir, Ciwaruga Bandung 40012 Kotak Pos 1234, Telp. (022) 2014167, Fax (022) 2013889 E-mail : uppm_polban@yahoo.co.id , URL : www.polban.ac.id

  

Pengantar

Industrial Research Workshop and National Seminar (IRWNS) adalah seminar

tahunan yang diselenggarakan oleh Politeknik Negeri Bandung ( POLBAN) sebagai

forum publikasi dan komunikasi hasil-hasil penelitian dan pengembangan para

ilmuwan di lingkungan POLBAN khususnya, dan Perguruan Tinggi serta Institusi

Penelitian yang lain, baik dari dalam maupun dari luar negeri. Pada tahun 2011 ini,

penyelenggaraan IRWNS merupakan penyelenggaraan tahun kedua dengan

mengambil tema :

”Peran Sains dan Teknologi untuk Meningkatkan Kapasitas Inovasi dalam Rangka

Mempercepat Kemandirian Ekonomi Nasional ”.

  

Berbagai klaim penemuan, pembaharuan serta inovasi baru terangkum dalam 45

makalah dari berbagai cabang ilmu, yang disajikan dalam sesi paralel. Semoga

penemuan, pembaharuan dan hasil inovasi baru yang dihasilkan dapat memberikan

kontribusi positif pada pembangunan ekonomi nasional, serta masuk dalam arus

utama dalam rangka menuju era kemandirian bangsa.

Penyelenggara menyampaikan terima kasih kepada pembicara utama yang telah

bersedia meluangkan waktu untuk memberikan inspirasi serta arah penelitian di masa

mendatang. Apresiasi kami tujukan kepada seluruh pembicara serta peserta seminar

yang telah berperan aktif dalam sesi diskusi.

  

Terima kasih juga kami sampaikan kepada seluruh Reviewer serta panitia yang telah

meluangkan waktunya untuk mempersiapkan kegiatan ini.

Kepada seluruh ilmuwan “Selamat bertemu, berdiskusi dan bertukar pikiran”, serta

sukses bagi kita semua.

  Bandung, 17 November 2011 Ketua IRWNS 2011, Dr. Ir. Rachmad Imbang Tritjahjono

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

• – POLBAN Jl. Gegerkalong Hilir, Ciwaruga Bandung 40012 Kotak Pos 1234, Telp. (022) 2014167, Fax (022) 2013889 E-mail : uppm_polban@yahoo.co.id , URL : www.polban.ac.id

  Tim Reviewer Dr. Ismet P. Ilyas, BS.MET.,M.Eng.Sc.

  Dr. Ir. Kastam Astami, M.Sc. Haryadi, Ph.D Dr.Ir. Rachmad Imbang Tritjahjono Ir. Hertog Nugroho,MSc., PhD. Dr. Maria F. Soetanto, MT Transmissia Semiawan, BSCS.,MIT.,PhD Ir. Conny K. Wahyoe, M.Eng.,PhD. Ir. Sumargo, M.Sc.,PhD. Dr.Ir. Hermagasantos Zein, MSc Dr. Dwi Suhartanto, MCM.

  Dr. M. Umar Mai, M.Si Dr. Ruhadi, SE.ME Ir. Suherman, M.Eng.,PhD. Dra. Bevy Lidya, MSi.,Apt Ir. Windy Hermawan M.,MT.

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

• – POLBAN

  Jl. Gegerkalong Hilir, Ciwaruga Bandung 40012 Kotak Pos 1234,

  Telp. (022) 2014167, Fax (022) 2013889

  E-mail : uppm_polban@yahoo.co.id , URL : www.polban.ac.id

  Susunan Panitia Pengarah : Ir. Mei Sutrisno, M.Sc., Ph.D.

  Haryadi, Ph.D. Dr. Drs. Muhammad Umar Mai, M.Si. Bambang Wisnuadhi, S.Si., MT Ir. Hertog Nugroho, Ph.D

  Penanggung Jawab : Dr. Ir. Ediana Sutjiredjeki, M.Sc.

Ketua : Dr. Ir. Rachmad Imbang Tritjahjono

Wakil Ketua : Nani Yuningsih, S.Si., M.Si.

  

Sekretaris : Dra. Katharina Priyatiningsih, M.Si.

Anggota : Sri Susilo Windarti, S.Pd Ase Sulaeman

  Yuniarti Surtiasih, A.Md. Tusijati Ranny Indriyani Yane Hendriyani Elsa Yusi Irmala Watty Herlina Sutjipto

Sri Mulyani

Winarya Boyke Gunawan R Enjang Karyana

Eka Kurnia

Asep Gandamanah

Asep Johan

Surya Nurkhakam

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

• – POLBAN Jl. Gegerkalong Hilir, Ciwaruga Bandung 40012 Kotak Pos 1234, Telp. (022) 2014167, Fax (022) 2013889 E-mail : uppm_polban@yahoo.co.id , URL : www.polban.ac.id

  Jadwal Acara Waktu Acara SESI PLENO Conference Room Gedung P2T Lt.3 08.00 - 08.50 Pendaftaran & Coffee Break Pagi 08.50 - 08.55 Laporan Panitia Penyelenggara 08.55 - 09.00 Pembukaan 09.00 - 09.45 Pembicara Utama I (Dirut PLN) 09.45 - 10.30 Pembicara Utama II (Ketua DRN) 10.30 - 11.15 Pembicara Utama III (Kepala PPTIK ITB)

  SESI PARALEL R-1 R-2 R-3 R-4 Kode Makalah Kode Makalah Kode Makalah Kode Makalah

11.30 - 11.45 P1 P12 P23 P34

11.45 – 12.00 P2 P13 P24 P35

12.00 - 12.15 P3 P14 P25 P36

12.15 - 13.15

  ISOMA

13.15 - 13.30 P4 P15 P26 P37

13.30 - 13.45 P5 P16 P27 P38

13.45 - 14.00 P6 P17 P28 P39

14.00 - 14.15 P7 P18 P29 P40

14.15 - 14.30 P8 P19 P30 P41

14.30 - 14.45 P9 P20 P31 P42

14.45 - 15.00 P10 P21 P32 P43

15.00 - 15.15 P11 P22 P33 P45

15.15 - 15.45 Coffee Break Sore Penutupan 15.45 - 16.15

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

• – POLBAN Jl. Gegerkalong Hilir, Ciwaruga Bandung 40012 Kotak Pos 1234, Telp. (022) 2014167, Fax (022) 2013889 E-mail : uppm_polban@yahoo.co.id , URL : www.polban.ac.id

  

Daftar Abstrak

Kode Judul Halaman

  P01 1 - 5

   P02

  6 - 11

  P03 12-17

   P04

  18

  P05 19-25

  P06 26- 3

  

P07 34-39

  

P08 40-45

  

P09 46-51

P10

  52-57

  

P11 58-61

  P12 62-65

   P13

  66-72

  P14 73-77

  

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

• – POLBAN Jl. Gegerkalong Hilir, Ciwaruga Bandung 40012 Kotak Pos 1234, Telp. (022) 2014167, Fax (022) 2013889 E-mail : uppm_polban@yahoo.co.id , URL : www.polban.ac.id

   P15

  78-81

  P16 82-90

  

P17 91-97

  P18

  P19 98-103

   P20

  104-110

  P21 111-116

   P22

  22

  P23 117-123

   P24

  124-127

  

P25 134-138

  P27 139-142

  P28 143-147

   P29

  148-152

  P30 153-158

  

P31 165-174

P33

  175-180

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

• – POLBAN Jl. Gegerkalong Hilir, Ciwaruga Bandung 40012 Kotak Pos 1234, Telp. (022) 2014167, Fax (022) 2013889 E-mail : uppm_polban@yahoo.co.id , URL : www.polban.ac.id

   P34

  34

  P35 181-186

   P36

  187

  P37 188-192

  

P38 193-199

   P39

  200-206

  P40

  40

  P41 207-215

  

P42 216-225

   P43

  226-230

  P45 231-236

  

  

PENGARUH SUNTIKAN UDARA

PADA ALIRAN PUSAR SEKUNDER

TERHADAP KAPASITAS PENDINGINAN

KELUARAN TABUNG VORTEX

• +

  Faldian , I Made Suardjaja*, Prajitno*

• *Jurusan Teknik Mesin dan Industri

  Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada

  Jl. Grafika No. 2 Yogyakarta 55281, Telp dan Fax. (0274) 521673

• +

  Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara

  

Politeknik Negeri Bandung

Jl. Gegerkalong Hilir, Ds Ciwaruga, Bandung, Telp dan Fax (022) 2013789 dan 2013788

E-mail : fld_ra@yahoo.com

  

ABSTRAK

Tabung vortex merupakan salah satu sistem refrigerasi yang menggunakan udara bertekanan sebagai fluida

kerja masukan yang menghasilkan ekspansi dengan separasi udara keluaran bertemperatur lebih rendah dan

udara keluaran bertemperatur lebih tinggi yang berlangsung pada tabung yang sama. Kapasitas pendinginan

yang kecil merupakan salah satu kekurangan pada sistem pendingn tabung vortex

Upaya untuk meningkatkan kapasitas pendinginan pada tabung vortex tanpa mengubah konstruksi dan tanpa

mengubah dimensinya, dilakukan dengan cara menyuntikkan sejumlah udara pada daerah terbentuknya aliran

pusar udara sekunder melalui katup sumbat (hot end plug) yang dilubangi pada bagian tengahnya..

Penyuntikan sejumlah udara dilakukan tanpa terjadi arus aliran udara balik pada keluaran udara panas.

Eksperimen ini menggunakan suatu model tabung vortex dengan diameter nominal tabung 12,7 mm dan

panjang tabung 100 mm, sedangkan nosel untuk pembangkit vortex menggunakan 3 alur masukan dengan

geometrik alur persegi

Hasil dari penelitin menunjukkan batas penurunan temparatur terjadi hingga mencapai fraksi massa udara

  ,,

dingin = 0,66 pada takanan udara masukan 5 kg/mm fraksi massa udara dingin = 0,66 pada takanan

μ c

  μ c 2, 2. udara masukan 4 kg/mm dan fraksi massa udara dingin = 0,54 pada takanan udara masukan 3 kg/mm μ c Demkian pula kenaikan kapasias pendinginan bervariasi terhadap tekanan masukan dapat mencapai 57%.

  Kata kunci:

  Tabung vortex, kapasitas pendinginan, suntikan udara, penurunan temperatur, temperatur separasi

  PENDAHULUAN

  dari udara mampat yang menghasilkan keluaran ekspansi udara panas dan keluaran ekspansi udara Tabung vortex (Vortex Tube) merupakan salah satu dingin, pertama kali dikemukakan oleh G.J.Ranque sistem refrigerasi non konvensional yang mengubah pada tahun 1930 dan kemudian diinvestigasikan oleh energi potensal dari aliran udara mampat masukan

  Hilch pada tahun1947 untuk menentukan performansi yang kemudian diekspansikan menjadi separasi aliran tabung vortex (Gao, 2005). Keluaran udara dingin udara keluaran berpusar sekunder bertemperatur yang dapat dimanfaatkan sebagai sistem pendinginan , lebih rendah (inner vortex) dan keluaran aliran udara sedangkan keluaran udara panas dapat dimanfaatkan berpusar primer yang bertemperatur lebih tinggi sebagai sistem pemanasan.

  (outer vortex) yang berlangsung di dalam tabung

  secara bersamaan, dimana dalam prosesnya tidak terdapat peralatan yang bergerak. Fenomena separasi 104

  105

  ƞ h maks sebesar 33 % terjadi pada fraksi massa dingin µ

  Gambar 3. Penunjukan titik stagnasi pada tabungvortex (Bramo,2006)

  Pemasukan udara suntikan diupayakan sedekat mungkin dengan daerah awal terbentuknya aliran berpusar udara sekunder (stagnation point). Bramo (2006) melakukan salah satu studi numerik terhadap daerah stagnasi pada tabung vortex dengan berbagai perbandingan antara panjang tabung dengan diameter tabung, L/D. Panjang daerah stagnasi (stagnation point) terhadap panjang tabung maksimum Z/L = 0,985 terjadi pada kondisi L/D = 9,3 dengan panjang tabung, L = 104 mm. Semakin besar nilai L/D ,semakin kecil nilai Z/L atau jarak antara titik stagnasi dengan ujung katup sumbat semakin menjauh.

  < 0,5 sedangkan efesiensi adiabatik maksimum terjadi pada rentang 0,8 < µ t < 1,0.

  t

  C. Penurunan temperatur maksi–mum terjadi pada rentang 0,4 < µ

  sebesar 38

  d

  = 0,9 dengan penurunan temperatur ∆T

  t

  Penelitian dilakukan dengan menggunakan suatu model tabung vortex dengan geometrik tabung konis dengan berbagai variasi sudut konis. Pada diameter tabung D = 30 mm, dan perbandingan antara panjang tabung dengan diameter tabung, L/D = 9 pada penelitiannya, merupakan ssatu kondisi yang paling optimum.yang terjadi pada sudut konis tabung 3 . Tekanan udara mampat masukan 4 barg dan temperatur 20 C . Penurunan temperatur maksimum ∆T d,maks sebesar 44 C pada fraksi massa dingin µ t = 0,5 dengan efesiensi adiabatik h = 20 % serta gap katup sumbat, δ sebesar 10 mm. Efesiensi adiabaik maksimum

  Gambar 1: Prinsip tabung vortex

  Gambar 2: Skema prinsip penyuntikan udara (double circuit vortex tube). (Piralishvili, 1996)

  bagian tengah katup sumbat keluaran gas panas.Udara suntikan yang diambil dari sebagian dari udara mampat masukan terlebih dahulu perlu dilakukan suatu proses penurunkan tekanan yang sesuai dengan tekanan pada daerah stagnasi aliran berpusar udara sekunder pada temperatur tertentu.

  (feed back air) dimasukkan dengan cara melubangi

  udara mampat masukan, kemudian disuntikkan ke daerah awal terbentuknya aliran berpusar udara sekunder. Suntikan sejumlah udara pada sirkit kedua

  vortex tube) yakni dengan mengambil sebagian dari

  Upaya untuk meningkatkan efesiensi adiabatik dan kapasitas pendinginan tabung vortex dengan suatu modifikasi tanpa mengubah dimensi dan konstruksi utama tabung vortex telah lakukan oleh . Piralishvili dan Polyaev (1996). Dalam penelitiannya dibuatlah sirkit kedua pada sistem tabung vortex ( double circuit

  laju aliran massa udara dingin keluaran. Semakin rendah pengaturan temperatur keluaran, maka laju aliran massa dingin keluaranpun akan semakin mengecil, begitu pula sebaliknya, untuk meningkatkan laju aliran udara dingin keluaran yang lebih besar akan mengakibatkan temperatur keluaran udara dingin akan meningkat. Untuk meningkatkan laju aliran massa keluaran udara dingin yang lebih besar dapat dilakukan dengan menggabungkan secara peralel terhadap beberapa buah tabung vortex atau dapat pula memilih tabung vortex dengan dimensi atau kapasitas yang lebih besar, tetapi akan terjadi penambahan peralatan atau akan mengubah spesifikasi atau dimensi i tabung vortex.

  plug) dan secara bersamaan terjadi pula perubahan

  Energi yang dibutuhkan untuk mengoperasikan tabung vortex berupa udara mampat, tanpa menggunakan sumber enegi listrik , tanpa menggunakan refrigeran sehingga ramah terhadap lingkungan serta tanpa adanya komponen yang bergerak ataupun yang berputar. Konstruksi yang sederhana, berdimensi kecil, ringan, murah mudah mengatur temperatur keluaransertahapir tidak memerlukan perawatan merupakan keunggulan pada sistem pendinginan tabung vortex. Penggunaan sistem pendinginan tabung vortex umumnya sebagai spot cooling untuk pendinginan suatu proses, pendinginan suatu komponen mesin atau peralatan yang sedang beroperasi serta pendinginan pada proses pemesinan. Efesiensi yang kecil dan kapasitas pendinginan yang kecil merupakan keterbatasan pada pada penggunaan sistem pendingin tabung vortex. Kapasitas pendinginan tabung vortex merupakan fungsi dari penurunan temperatur udara dingin keluaran dan laju aliran massa udara dingin keluaran. Pengaturan temperatur dingin keluaran pada suatu tabung vortex dilakukan dengan mengubah bukaan katup sumbat keluaran gas panas (hot end

  Udara kompresi Udara dingin keluaran ^{Udara panas keluaran} Udara suntikan

• p ..

  adalah : Q

  = T

  m

  d

  sedangkan ΔT p = T p - T m

  Besarnya kapasitas pendinginan sensibel akibat ekspansi separasi tabung vortex Q

  v,i.

  v

  ∆ T

  = m d. c p .

  ΔT

  d ............

  Eksperimen dilaksanakan dengan mempergunakan sebuah model tabung vortex dengan geometri tabung silindris, diameter nominal tabung 12,7 mm atau diameter dalam tabung 10,4 mm serta panjang tabung 100 mm atau L/D = 9,6.. Geometris katup sumbat berbentuk konis dengan sudut kerucut 40

  o

  dan terdapat lubang pada bagian tengahnya untuk masuknya udara suntikan dengan diameter lubang d = 3 mm. Pembangkit vortex mengunakan nosel konvensional berpenampang persegi,` berukuran 1 mm x 1,7 mm dengan 3 alur nosel. Penelitian ini akan melihat fenomena yang terjadi terhadap peningkatan kapasitas pendinginan dari suatu model tabung vortex akibat adanya masukan udara dengan sengaja pada daerah aliran pusar udara sekunder tanpa terjadi gangguan atau arus balik udara suntikan pada aliran keluaran udara panas. Gambar 4 memperlihatkan skema dari instalasi pengujian. Udara ambien (1) dimampatkan oleh kompresor (2) hingga mencapai tekanan 7 bar kemudian ditampung terlebih dahulu pada tangki tekan (3) untuk meratakan tekanan. Setelah ke luar tangki tekan diperlukan komponen tambahan seperti katup blokir K(4), pressure regulator dan air separator F(5) untuk mengatur tekanan masuk ke .tabung vortex dan mengeluarkan uap air yang terkandung pada aliran udara mampat sesuai yang diinginkan dan tekanan keluaran yang dipantau oleh pressure gauge P(6). Udara mampat sebelum digunakan didinginkan terlebih dahulu oleh penukar kalor PK(7) untuk mestabilkan temperatur udara masukan ke tabung vortex kemudian uap air yang masih terkandung dalam udara di pisahkan lagi pada air sparator F(8). Setelah melewati air sparator F(8) udara mampat dipisahkan menjadi dua bagian masing masing menuju tabung vortex dan yang lainnya menuju ke bagian saluran udara suntikan. Aliran sparasi udara dingin keluar ke udara ambien dengan pantauan temperatur dingin T(16) pada tekanan P(17) dan debit FM(14). Aliran sparasi udara panas keluar ke udara ambien dengan pantauan temperatur T(16), pada tekanan P(17) dengan debit keluaran FM (19). Pada kondisi dimana terjadi pemasukan udara suntikan ,tekanan udara suntikan masukan diatur oleh katup pengatur tekanan (25) dengan pantauan tekanan P(24). . Tekanan udara stagnasi dipantau oleh perssure gauge P(21) dengan cara menutup katup K(22), sedangkan aliran udara suntikan pada saat dimasukkan dipantau dengan temperatur T(20) dengan debit FM(23). Pengambilan data awal diakukan dengan mengatur suatu posisi katup untuk memperoleh debit keluaran udara dingin atau fraksi massa udara dingin yang paling minimum tanpa udara suntikan. Berikutnya setiap pengaturan suatu posisi bukaan katup sumbat untuk mengatur temperatur keluaran awal atau debit keluaran udara dingin awal tanpa udara suntikan , diikuti dengan pemasukan udara suntikan secara bertahap.

  Gambar 4. Skema instalasi pengujian

  d

  dan perbedaan antara temperatur keluaran panas dengan temperatur keluaran dingin dintyatakan dengan ΔT, maka : µ d = dan

  d

   sama dengan jumlah

  , kenaikan temperatur udara panas keluaran dinyatakan dengan ΔT

  d

  , sedangkan penurunan temperatur udara dingin keluaran dinyatakan dengan ΔT

  d

  dengan aliran udara mampat masukan m atau disebut sebagai fraksi massa udara dingin : µ

  d

  didefinisikan sebagai perbandingan antara aliran udara dingin keluaran m

  p

  Apabila fraksi udara dingin µ

  d

  =

   , atau : m

  laju aliran udara panas keluaran p dengan laju aliran udara dingin keluaran d

• T

METODA PENELITIAN

  106 Berdasarkan hukum konservasi massa, laju aliran massa udara masukan m d

  dan diperoleh temperatur keluaran udara dingin T d =-1,6 dengan kapasitas pendinginan keluaran

2 Data yang diperoleh dari pengukuran pada setiap

  atau pada fraksi massa udara dingin awal µ

  s .

  = 30,83 watt Pemasukan udara suntikan akan menurunkan temperatur dingin keluaran terendah pada temperatur -0,9 dan kenaikan kapasitas pendinginan 33%. Batas akhir pemasukan udara suntikan terjadi pada temperatur dingin keluaran T

  d

  C, dengan kapasitas pendinginan keluaran

  o

  = 0,35 dan temperatur awal keluaran tanpa udara suntikan sebesar 0,9

  d

  d

  s

  Pertama katup sumbat diatur untuk memperoleh udara dingin keluaran terendah tanpa pemasukan udara suntikan pada fraksi massa udara dingin awal µ d = 0,28 atau pada debit udara dingin keluaran awal

  d

  = 1,69 SCFM

  = 1,32 SCFM

  d

  = 26,97 watt . Kemudian dimasukkan udara suntikan secara bertahap, terjadi penurunan temperatur dingin terendah pada 4,1 dan kenaikan kapasitas pendinginan 22%. . Pemasukan udara suntikan berikutnya akan menaikkan temperatur keluaran udara dingin dan batas akhir pemasukan udara suntikan terjadi pada temperatur dingin keluaran T

  d

  = -3,0 dan masih lebih rendah dari temperatur keluaran udara dingin awal, sedangkan kenaikan kapasitas pendinginan mencapai 31%. Penambahan udara suntikan berikutnya akan mengakibakan terjadinya arus balik sebagian dari udara suntikan ke udara panas keluaran atau sudah mencapai batas pemasukan udara suntikan maksimum.

  dan temperatur udara suntikan masukan, T

  , tekanan udara panas keluaran, P p , tekanan udara suntikn masukan ,P

  d

  d

  Pengaturan posisi bukaan katup sumbat maksimal pada tekanan udara mampat masukan tertentu terjadi apabila efek penurunan temperatur tidak terjadi lagi apabila dilakukan pemasukan udara suntikan atau terjadi arus balik udara keluaranpanas. Tekanan udara masukan pada penelitian ini divariasikan pada masing- masing tekanan 3 kg/cm

  2

  , 4 kg/cm

  2

  dan 5 kg/cm.

  tekanan masukan udara mampat dan pada setiap posisi bukaan katup sumbat dengan dan tanpa pemasukan udara suntikan berupa tekanan udara mampat masukan, P

  m

  , debit udara dingin keluaran,

  , debit udara panas keluaran,

  d

  p

  , debit udara suntikan

  s

  , temperatur udara mampat masukan Tm, temperatur udara dingin keluaran,T

  d

  , temperatur udara panas keluaran, T

  p

  , tekanan udara dingin keluaran ,P

  Pengaturan katup sumbat berikutnya dengan mengatur debit udara dingin keluaran awal

HASIL DAN PEMBAHASAN

  107 Pemasukan sejumlah udara suntikan akan menurunkan temperatur udara dingin keluaran dan juga terjadi kenaikan debit udara dingin keluaran , tetapi pemasukan udara suntikan dibatasi hingga terjadi arus udara balik pada udara panas keluaran, yang ditandai dengan terjadi kenaikan debit udara panas keluaran.

  d

  Pada penelitian ini udara mampat masuk dijaga konstan pada temperatur 27,5

  C dengan, prosentase kapasitas pendinginan hanya 18%

  o

  C dengan kenaikan prosentase kapasitas pendinginan sebesar 24 %.Kenaikan udara suntikan berikutnya.akan mencapai batas pemasukan udara suntikan maksimal terjadi pada temperatur 4,8

  o

  = 36,66 . Penurunan temperatur keluaran dingin akibat udara suntikan terus terjadi hingga mencapai temperatur 3

  d

  C, dengan kapasitas pendinginan keluaran

  o

  = 0,55dengan temperatur keluaran awal tanpa udara suntikan sebesar 4,9

  d

  = 3,02 SCFM atau pada fraksi massa udara dingin awal µ

  Pada pengaturan katup sumbat dengan debit udara dingin keluaran awal

  data pada tabung vortex antara kapasitas pendinginan dengan penurunan temperatur keluaran udara dingin akibat pemasukan udara suntikan.

  C, dengan kapasitas pendinginan keluaran d = 34,34 watt . Pemasukan udara suntikan akan terus menurunkan temperatur dingin hingga mencapai temperatur terendah 0 dan kenaikan kapasitas pendinginan maksimal terjadi sebesar 48% dan juga merupakan batas akhir pemasukan udara suntikan.

  o

  = 0,37 dengan temperatur keluaran awal tanpa udara suntikan sebesar 2,8

  d

  = -0,3 dengan terus meningkatnya kenaikan kapasitas pendinginan hingga mencapai 36 %. Berikutnya katup sumbat diatur pada debit udara dingin keluaran awal d = 2,14 SCFM atau pada fraksi massa udara dingin awal µ

  d

  o

  C pada setiap pengambilan data, baik pada saat sebelum dan pada saat pemasukan terhadap udara suntikan

  Tekanan udara mampat masukan pada tekanan 5 kg/cm ² \

• ^-5 100 110 120 130 140 150 ^{-4 -3 -2 -1}
^{1 2 3 4 5 6 7 8 9 T 10} _{Qa (%)} ^{d ( C el c ius )}

  Gambar 5. Grafik prosentase Kapasitas pendinginan terhadap penurunan temperatur udara dingin pada tekanan masukan P

  m

  = 5 kg/cm

  2 Gambar . 5 memperlihatkan grafik hasil pengolahan d

  = 18,63 watt . Kemudian dimasukkan udara suntikan secara bertahap, terjadi penurunan temperatur dingin terendah pada -2,7 dan kenaikan kapasitas pendinginan 31%. . Pemasukan udara suntikan berikutnya akan menaikkan temperatur keluaran udara dingin dan batas akhir pemasukan udara suntikan terjadi pada temperatur dingin keluaran T

  = 1,23 SCFM dan diperoleh temperatur keluaran udara dingin T d =-0,7 dengan kapasitas pendinginan keluaran

  o

  = 0,48 dengan temperatur keluaran awal tanpa udara suntikan sebesar 5,5

  d

  = 0,2 dengan terus meningkatnya kenaikan kapasitas pendinginan hingga mencapai 48 %. Berikutnya katup sumbat diatur pada debit udara dingin keluaran awal d = 2,11 SCFM atau pada fraksi massa udara dingin awal µ

  d

  Pertama katup sumbat diatur untuk memperoleh udara dingin keluaran terendah tanpa pemasukan udara suntikan pada fraksi massa udara dingin awal µ d = 0,24 atau pada debit udara dingin keluaran awal

  d

  = 22,43 watt Pemasukan udara suntikan akan menurunkan temperatur dingin keluaran terendah pada temperatur -0,1 dan kenaikan kapasitas pendinginan 35%. Batas akhir pemasukan udara suntikan terjadi pada temperatur dingin keluaran T

  o C pada kenaikan kapasitas pendinginan 34 %.

  d

  = --2,4 dan masih lebih rendah dari temperatur keluaran udaradingin awal, sedang kenaikan kapasitas pendinginan terus meningkat hingga 49%. Penambahan udara suntikan berikutnya akan mengakibakan terjadinya arus balik sebagian dari udara suntikan ke udara panas keluaran.

  Pengaturan katup sumbat berikutnya dengan mengatur debit udara dingin keluaran awal

  d

  = 1,67 SCFM atau pada fraksi massa udara dingin awal µ

  d

  = 0,35 dan temperatur awal tanpa udara suntikan sebesar 3,3

  o

  C, dengan kapasitas pendinginan keluaran d = 25,49 watt . Pemasukan udara suntikan akan terus menurunkan temperatur dingin hingga mencapai temperatur terendah 3,1 dan kenaikan kapasitas pendinginan maksimal terjadi sebesar 33% . Batas akhir pemasukan udara suntikan mencapai temperatur 3,9

  Pada pengaturan katup sumbat dengan debit udara dingin keluaran awal

  d

  d

  Debit udara dingin keluaran awal berikutnya pada

  d

  = 3,5 SCFM atau pada fraksi massa udara dingin awal µ

  d

  = 0,66 mempunyai temperatur keluaran awal tanpa udara suntikan sebesar 7,2

  o

  C, dengan kapasitas pendinginan keluaran

  = 37,63 watt. Penurunan temperatur keluaran dingin akibat udara suntikanpun terus terjadi hingga mencapai temperatur 6,3

  .:

  o

  C dengan kenaikan prosentase kapasitas pendinginan sebesar 11 %.Kenaikan udara suntikan lanjutan akan meningkatkan temperatur udara dingin keluaran di atas temperatur udara keluaran dingin awal tanpa suntikan hingga mencapai temperatur 8,9

  o

  C pada prosentase kenaikann kapasitas pendinginanmenjadi turun menjadi 6%. .Temperatur dingin keluaran yang lebih tinggi menyebabkan terjadinya penurunan kapasitas pendinginan keluaran dan kurvapun berbalik arah.

  Tekanan udara mampat masukan pada tekanan 4

  kg/cm ² \

  Pada gambar . 6 memperlihatkan grafik hasil pengolahan data pada tabung vortex antara kapasitas pendinginan dengan penurunan temperatur keluaran udara dingin akibat suntikan pada tekanan 4 kg/cm

  2.

  C, dengan kapasitas pendinginan keluaran

• ^-4 90 100 110 120 130 140 150 ^-2
^{2 4 6 8 10 12 T 14} _{Qa (%)} ^{d ( C el c ius )}

  108 dari kapasitaspendinginan awal. Dibandingkan kurva sebelumnya terjadi perbedaan seperti terlihat pada grafik akan terlihat prosentase penurunan kapasitas pendinginan. Hal ini disebabkan oleh kenaikan temperatur dingin udara keluaran yng mendekati temperatur ingin keluaran awal sehingga kurva berbalik arah , hali ini disebabkan oleh nilai kapasitas pendinginan merupakan fungsi dari penurunan temperatur udara keluaran dingin dan debit udara dingin keluaran.

  d

  C dengan kenaikan prosentase kapasitas pendinginan sebesar 19 %. Kenaikan udara suntikan berikutnya.akan menaikan temperatur keluaran udara dingin hingga mencapai batas pemasukan udara suntikan maksimal terjadi

  o

  = 28,63 watt . Pemasukan udara suntikan akan terus menurunkan temperatur dingin hingga mencapai temperatur terendah 7,8

  d

  C, dengan kapasitas pendinginan keluaran

  o

  = 0,62dengan temperatur keluaran awal tanpa udara suntikan sebesar 8,2

  = 2,62 SCFM atau pada fraksi massa udara dingin awal µ

  . Perbedaannya terlihat kenaikan temperatur awal dingin keluaran dan peningkatan prosentase kapasitas pendinginan pada setiap kurva.

  d

  Gambar 6. Grafik prosentase Kapasitas pendinginan terhadap penurunan temperatur udara dingin pada tekanan masukan P

2 Secara prinsip bentuk kuva keseluruhan pada grafik

  m

  = 4 kg/cm

  untuk tekanan 4 kg/cm

  2

  tidak jauh berbeda denganbentuk kurva keseluruhan pada tekenan 5 kg/cm

  2

  109 pada temperatur 10,1

  d

  o

  C, dengan kapasitas pendinginan keluaran

  d

  = 16,46 watt . Pemasukan udara suntikan akan terus menurunkan temperatur dingin hingga mencapai temperatur terendah 4,9 dan kenaikan kapasitas pendinginan maksimal terjadi sebesar 27% . Batas akhir pemasukan udara suntikan mencapai temperatur 6,7

  o C pada kenaikan kapasitas pendinginan 39 %.

  Pada pengaturan katup sumbat dengan debit udara dingin keluaran awal

  d

  = 1,66 SCFM atau pada fraksi massa udara dingin awal µ

  d

  = 0,46dengan temperatur keluaran awal tanpa udara suntikan sebesar 8,6

  o

  C, dengan kapasitas pendinginan keluaran

  = 17,52 watt. Pemasukan udara suntikan akan terus menurunkan temperatur dingin hingga mencapai temperatur terendah . 76,6

  d

  o

  C dengan kenaikan prosentase kapasitas pendinginan sebesar 23 %. Kenaikan udara suntikan berikutnya.akan menaikan temperatur keluaran udara dingin hingga mencapai batas pemasukan udara suntikan maksimal terjadi pada temperatur 8,3

  o

  C dengan, prosentase kapasitas pendinginan hanya 33% dari kapasitaspendinginan awal. Debit udara dingin keluaran awal berikutnya pada d = 1,8 SCFM atau pada fraksi massa udara dingin awal µ

  d

  = 0,54 mempunyai temperatur keluaran awal tanpa udara suntikan sebesar 9,6

  o

  C, dengan kapasitas pendinginan keluaran

  d

  = 18,67 watt. Penurunan temperatur keluaran dingin akibat udara suntikanpun terus terjadi hingga mencapai temperatur terendah 7,8

  

o

  C dengan kenaikan prosentase kapasitas pendinginan

  = 1,4 SCFM atau pada fraksi massa udara dingin awal µ d = 0,39 dengan temperatur keluaran awal tanpa udara suntikan sebesar 7,2

  = 5,6 dengan terus meningkatnya kenaikan kapasitas pendinginan hingga mencapai 52 %. Berikutnya katup sumbat diatur pada debit udara dingin keluaran awal

  o

  .:

  C dengan, prosentase kapasitas pendinginan 16% dari kapasitas pendinginan awal. Dibandingkan kurva sebelumnya terjadi perbedaanpun terjadi seperti terlihat pada grafik pada Gambar 5, yakni terjadi pembalikan arah kurpada kurva akibat dari penurunan kapasitas pendinginan. Hal ini disebabkan juga oleh kenaikan temperatur dingin udara keluaran yang mendekati temperatur dingin keluaran awal, Debit udara dingin keluaran awal berikutnya pada d = 2,79 SCFM atau pada fraksi massa udara dingin awal µ

  d

  = 0,66 mempunyai temperatur keluaran awal tanpa udara suntikan sebesar 8,4

  o

  C, dengan kapasitas pendinginan keluaran

  d

  = 28,77 watt. Penurunan temperatur keluaran dingin akibat udara suntikanpun terus terjadi hingga mencapai temperatur 7,3

  o

  C dengan kenaikan prosentase kapasitas pendinginan sebesar 8 %.Kenaikan udara suntikan lanjutan akan meningkatkan temperatur udara dingin keluaran di atas temperatur udara keluaran dingin awal tanpa suntikan hingga mencapai temperatur 11,7 keluaran 2%yang merupakan batas akhir pemasukan udara suntikan.Karena kecilnya perosentse keluaran kapasitas pendinginan, maka kurvapun berbalik arah.

  Tekanan udara mampat masukan pada tekanan 3 kg/cm ² \

  Gambar . 7 memperlihatkan grafik hasil pengolahan data pada tabung vortex antara kapasitas pendinginan dengan penurunan temperatur keluaran udara dingin akibat suntikan pada tekanan masukan 3 kg/cm

  2

  100 110 120 130 140 150 160 ^{1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Td 11} _{Qa (%)} ^{( C e lc iu s )}

  d

  G ambar 7. Grafik prosentase Kapasitas pendinginan terhadap penurunan temperatur udara dingin pada tekanan masukan P m = 3 kg/cm

  dingin keluaran terendah tanpa pemasukan udara suntikan pada fraksi massa udara dingin awal µ d = 0,26 atau pada debit udara dingin keluaran awal

  d

  = 1,0 SCFM dan diperoleh temperatur keluaran udara dingin T d = 4,4 dengan kapasitas pendinginan keluaran

  d

  = 13,38watt . Kemudian dimasukkan udara suntikan secara bertahap, terjadi penurunan temperatur dingin terendah pada 1,5 dan kenaikan kapasitas pendinginan 46%. . Pemasukan udara suntikan berikutnya akan menaikkan temperatur keluaran udara dingin dan batas akhir pemasukan udara suntikan terjadi pada temperatur dingin keluaran T

  d

  = 2,5 dan masih lebih rendah dari temperatur keluaran udaradingin awal, sedang kenaikan kapasitas pendinginan terus meningkat hingga 57%.

  Pengaturan katup sumbat berikutnya dengan mengatur debit udara dingin keluaran awal d = 1,2 SCFM atau pada fraksi massa udara dingin awal µ

  d

  = 0,31 dan temperatur awal tanpa udara suntikan sebesar 7,1

  o

  C, dengan kapasitas pendinginan keluaran d = 14,18 watt Pemasukan udara suntikan akan menurunkan temperatur dingin keluaran terendah pada temperatur 3,3 dan kenaikan kapasitas pendinginan 38%. Batas akhir pemasukan udara suntikan terjadi pada temperatur dingin keluaran T

2 Pertama katup sumbat diatur untuk memperoleh udara

  110 sebesar 22 % .Kenaikan udara suntikan lanjutan akan meningkatkan temperatur udara dingin keluaran di atas temperatur udara keluaran dingin awal tanpa suntikan hingga mencapai temperatur 10,9

  = 0,26 dengan

  ; µ

  d

  = 0,24 dengan

  maks

  = 49 % pada tekanan 4 kg/cm

  2

  µ

  d

  maks = 57 % pada tekanan 3 kg/cm

  = 31 % pada tekanan 5 kg/cm

  1. Bramo, A.; Pourmahmoud, N, a Numerical study

  on the effect of lenght to diameter ratio and stagnation point on the performance of counter flow Ranque Hilsch vortextube, Australian Journal

  of Basic and Applied Science 4(10) : 943-4957, 2010.

  2. Gao.C.M, 2005, Experimental Study on The

  Ranque-HilchVortex Tube, PhD Dissertation,

  Technische Universiteit Eindhouven, http :\\ alexandria.tue.nl/extra2/200513271.pdf.

  

3.

Piralishvili S.A.; Polyaev V.M.,1996, Flow and thermodynamics characteristics Of energy separation in a Double-Circuit Vortex Tube – an Experimental Investigation, Experimental Thermal

  and Fluid Science 1996 ; 12:399-4

  4. Http:\\ en. wikipidea.org/wiki/vortex_tube, Vortex Tube.

  2,

  maks

  o

  d, maks

  C pada prosentase kenaikann kapasitas pendinginan 18% . Penurunan temperatur udara dingin keluarann yang kecil dari nilai temperatur sebelumnya mengakibatkan kapasitas pendinginan keluaranpun menurun dan terlihat kurvapun berbalik arah.

  KESIMPULAN

  Berdasarkan pembahasan dari hasil penelitian yang dilakukan, dapatlah diambil beberapa kesimpulan seperti berikut :

  1. Akibat suntikan udar a terjadi fenomena penurunan temperatur dan peningkatan debit udara keluaran yang akan meningkatkan kapasitas pendinginan udara

  2. Pengaruh tekanan udara mampat masukan terhadap batas penyuntikan udara maksimal tidak terlalu signifikan, terjadi pada fraksi massa udara dingin keluara µ

  d, maks

  = 0,66 ,untuk tekanan 4 kg/cm

  2

  µ

  = 0,66 pada tekanan 5 kg/cm

  = 0,28 dengan

  2

  dan µ

  d, maks

  = 0,66 dan untuk tekanan 3 kg/cm

  2

  µ

  d, maks = 0,54.

  3. Semakin tinggi tekanan udara mampat masukan kenaikan kapasitas pendinginan maks , akibat udara suntikanpun semakin menurun , terjadi pada µ

  d