PERBANDINGAN EFISIENSI DAN EFEKTIVITAS SIRIP TAK BERLUBANG DENGAN BERLUBANG EMPAT PADA KASUS DUA DIMENSI KEADAAN TAK TUNAK Tugas Akhir Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat Memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin

  

PERBANDINGAN EFISIENSI DAN EFEKTIVITAS SIRIP

TAK BERLUBANG DENGAN BERLUBANG EMPAT

PADA KASUS DUA DIMENSI KEADAAN TAK TUNAK

  Tugas Akhir Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

  Memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin

  Disusun oleh : Bambang Saputro

  NIM 095214066

  

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PERBANDINGAN EFISIENSI DAN EFEKTIVITAS SIRIP TAK BERLUBANG DENGAN BERLUBANG EMPAT PADA KASUS DUA DIMENSI KEADAAN TAK TUNAK

  Tugas Akhir Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

  Memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin

  Disusun oleh : Bambang Saputro

  NIM 095214066

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

  

EFFICIENCY AND EFFECTIVENESS COMPARISON OF FIN

WITHOUT HOLE WITH FOUR HOLES

IN TWO DIMENSIONALS UNSTEADY STATES CASES

  Final Project Presented as partial fulfillment of the requirement as to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

  Created by : Bambang Saputro

  Student Number : 095214066

  

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI TUGAS AKHIR PERBANDINGAN EFISIENSI DAN EFEKTIVITAS SIRIP TAK BERLUBANG DENGAN BERLUBANG EMPAT PADA KASUS DUA DIMENSI KEADAAN TAK TUNAK 

  

Disusun oleh :

  Bambang Saputro NIM : 095214066

  Telah disetujui oleh : Pembimbing

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PERBANDINGAN EFISIENSI DAN EFEKTIVITAS SIRIP TAK BERLUBANG DENGAN BERLUBANG EMPAT PADA KASUS DUA DIMENSI KEADAAN TAK TUNAK

  Dipersiapkan dan ditulis oleh : Nama : Bambang Saputro NIM : 095214066

  Telah dipertahankan di depan Panitia Penguji pada tanggal 17 Pebruari 2011 Dan dinyatakan memenuhi syarat

  Susunan Panitia Penguji : Ketua : Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T.

  Sekretaris : I Gusti Ketut Puja, S.T., M.T.

  Anggota : Ir. P. K. Purwadi, M.T.

  Yogyakarta, 23 Pebruari 2011 Fakultas Sains dan Teknologi

  Universitas Sanata Dharma Yogyakarta Dekan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

MOTTO

  “Segala sesuatu pasti ada waktunya”

  

“Kerjakan segala sesuatu sesuai tepat waktu”

  “Hormatilah ayah – ibumu  ini adalah suatu perintah yang penting, seperti yang nyata dari janji : supaya kamu berbahagia dan panjang umur di bumi” (Efesus 6 : 2-3)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  PERSEMBAHAN

  Karya ini kupersembahkan kepada : Tuhan Yang Maha Kuasa

  Orang Tuaku Kakak

• – kakakku Istri dan anakku

  Semua teman

• – temanku

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

  Dengan ini penulis menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir berjudul “Perbandingan Efisiensi dan Efektivitas Sirip Tak Berlubang dengan Berlubang Empat pada Kasus Dua Dimensi Keadaan Tak Tunak

  “ tidak terdapat karya yang pernah diajukan dan dibuat di perguruan tinggi manapun. Sepanjang pengetahuan Penulis tidak terdapat pula karya atau pendapat yang pernah diterbitkan, ditulis, atau cara publikasi lain, kecuali mengambil atau mengutip data yang disebutkan didalam daftar pustaka.

  Yogyakarta, 23 Pebruari 2011 Penulis

  Bambang Saputro PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

  Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Bambang Saputro Nomor Mahasiswa : 095214066 Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

PERBANDINGAN EFISIENSI DAN EFEKTIVITAS SIRIP TAK BERLUBANG DENGAN BERLUBANG EMPAT PADA KASUS DUA DIMENSI KEADAAN TAK TUNAK

  beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, me- ngalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta 23 Februari 2011 Yang menyatakan (Bambang Saputro)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

INTISARI

  Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbandingan antara distribusi suhu, laju aliran kalor, efisiensi, dan efektivitas antara sirip tak berlubang dan sirip berlubang empat pada keadaan tak tunak.

  Benda uji pertama berupa sirip berlubang empat, terbuat dari aluminium, dengan ukuran sirip 100 mm x 60 mm x 1,5 mm. Sirip dikondisikan pada lingkungan dengan suhu awal (T i ) sama dengan suhu dasar (T b ). Sirip tersebut kemudian dikondisikan pada lingkungan yang baru dengan suhu T ∞ dan nilai koefisien perpindahan kalor konveksi h. Sifat

• – sifat bahan seperti massa jenis (ρ), kalor jenis (c) dan konduktivitas thermal (k) diasumsikan seragam (tidak merupakan fungsi posisi) dan tetap (tidak berubah terhadap waktu), atau nilai difusivitas thermal bahan (

  α) tetap. Benda tidak mengalami perubahan bentuk dan volume selama proses berlangsung. Perpindahan kalor konduksi yang terjadi di dalam sirip berlangsung dalam 2 arah yaitu x, y. Tidak terdapat pembangkitan energi di dalam sirip. Nilai koefisien perpindahan kalor konveksi di sekitar sirip tetap dan merata. Suhu fluida disekitar sirip nilainya tetap (T tetap) dan seragam.

  ∞

  Benda uji kedua berupa sirip tak berlubang, bahan dan ukuran sama dengan sirip berlubang empat. Penyelesaian penelitian dilakukan secara komputasi numerik dengan mempergunakan metode beda hingga cara eksplisit.

  Dari hasil perhitungan dan pembahasan yang telah dilakukan tentang perbandingan efisiensi dan efektivitas sirip berlubang empat dengan sirip tak berlubang, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

  a. Suhu sirip berlubang empat dan sirip tak berlubang adalah sama (perbedaan tidak begitu signifikan).

  b. Laju aliran kalor sirip berlubang lebih rendah dibanding dengan sirip tak berlubang. Pada kondisi awalnya nilai perbedaannya 0%, dan pada kondisi tunak nilainya 3,782%.

  c. Efisiensi sirip berlubang lebih rendah dibanding dengan sirip tak berlubang.

  Pada kondisi awal nilai perbedaan 0%, dan pada kondisi tunak nilainya 3,782%.

  d. Efektivitas sirip berlubang lebih rendah dibanding dengan sirip tak berlubang. Pada kondisi awal nilai perbedaan 0%, dan pada kondisi tunak nilainya 3,782%.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala rahmat dan karunia-Nya, sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Tugas Akhir ini adalah persyaratan untuk mencapai sarjana S-1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

  Tugas A khir ini di beri judul “ Perbandingan Efisiensi dan Efektivitas Sirip Tak Berlubang dengan Berlubang Empat pada Kasus Dua Dimensi Keadaan Tak Tunak ”. Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini karena adanya bantuan dan kerjasama dari bebagai pihak. Pada kesempatan ini perkenankan Penulis mengucapkan terima kasih kepada :

  1. Romo Ir. Andreas Soegijopranoto SJ, selaku Direktur ATMI Surakarta yang telah memberi kesempatan untuk studi lanjut di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  2. Romo Clay Pareira, SJ, selaku Pudir ATMI Surakarta.

  3. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

  4. Budi Sugiharto, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin dan Pembimbing Akademik.

  5. Ir. P. K. Purwadi, M.T., selaku Dosen pembimbing Tugas Akhir yang telah memberikan motivasi, pandangan hidup, dan bimbingan Tugas Akhir dengan sabar kepada Penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  6. Dwijo Martono dan Sri Mulyani, selaku orang tua yang selalu mendoakan, memberi semangat, dan dorongan untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

  7. Emiliya Tri Setyahati dan Bonaventura Brivaristo Embaratama, selaku Istri dan Anak yang selalu mendoakan dan memberi semangat untuk dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.

  8. Semua pihak yang telah membantu Penulis dalam pengerjaan Tugas Akhir.

  Penulis menyadari dalam pembahasan masalah ini masih jauh dari sempurna, maka Penulis memohon maaf dan terbuka untuk menerima saran dan kritik yang membangun.

  Semoga naskah ini berguna bagi mahasiswa Teknik Mesin dan pembaca lainnya yang mungkin akan melakukan penelitian yang sejenis. Akhir kata Penulis mengucapkan terima kasih.

  Yogyakarta, 23 Pebruari 2011 Penulis

  Bambang Saputro PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR ISI

  HALAMAN JUDUL …………………………………………………………………i

  HALAMAN JUDUL (INGGRIS) ………………………………………………….. ii

  HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING …………………………………… iii

  HALAMAN PENGESAHAN ………………………………………………………iv

  MOTTO ……………………………………………………………………………...v

  HALAMAN PERSEMBAHAN …………………………………………………….vi

  HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA …………………………….. vii

  HALAMAN LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN…………………….. viii

  INTISARI ………………………………………………………………………….. ix

  KATA PENGANTAR ……………………………………………………………… x

  DAFTAR ISI ……………………………………………………………………… xi

  DAFTAR TABEL ………………………………………………………………….xvi

  DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………………..xviii

  BAB I.PENDAHULUAN …………………………………………………….……...1 1.1.

  Latar Belakang…………………………………………………………………1 1.2. Batasan Masalah………………………………………………………….……4

  a) Persoalan……………………………………………………………….…..4

  b) Bentuk Geometri Sirip……………………………………………….…….5

  c)

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  d) Kondisi Batas……………………………………………………………....5

  e) Asumsi……………………………………………………………………. 6 1.3.

  Tujuan………………………………………………………………………….7 1.4. Manfaat……………………………………………………………………….. 7

  BAB II. DASAR TEORI …………………………………………………………... 8

  2.1 Perpindahan Kalor Pada Sirip………………………………………………... 8

  2.2 Perpindahan Kalor Konduksi…………………………………………………. 9

  2.3 Konduktivitas Termal………………………………………………………. 10

  2.4 Perpindahan Kalor Konveksi…………………………………………………12

  2.4.1 Konveksi Bebas ……………………………………………………….. 12 2.4.1.1.

  Plat Vertikal…………………………………………………………. 14 2.4.1.1.1.

  Bilangan Rayleight…………………………………………………….. 14 2.4.1.1.2. Bilangan Nusselt………………………………………………………. 15 2.4.1.2. Plat Horisontal………………………………………………………….15

  2.4.2 Konveksi Paksa ………………………………………………………... 16

  2.5 Aliran Menyilang Silinder Tak Bundar………………………………………17

  2.6 Bilangan Biot……………………………………………………………… 20

  2.7 Bilangan Fourier…………………………………………………………….. 21

  2.8 Difusivitas Termal Pada Sirip……………………………………………….. 21

  2.9 Laju Perpindahan kalor Pada Sirip…………………………………………...22

  2.10 Efektivitas Sirip………………………………………………………………22

  2.11 Efisiensi Sirip………………………………………………………………... 23

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  BAB III. PERSAMAAN NUMERIK ………………………………………………24

  3.1 Kesetimbangan Energi pada Volume Kontrol ……………………………. 24

  3.2 Penurunan Persamaan Numerik pada Volume Kontrol …………………… 26

  3.2.1 Persamaan Numerik pada volume kontrol di posisi tengah sirip………….. 27

  3.2.2 Persamaan Numerik pada volume kontrol di posisi tepi sirip (berbatasan dengan fluida) ………………………………………………………………31

  3.2.3 Persamaan Numerik pada volume kontrol di posisi sudut luar sirip……….35

  3.2.4 Persamaan Numerik pada volume kontrol di posisi dalam benda/sirip…… 40

  BAB IV. METODOLOGI PENELITIAN ………………………………………… 44 4.1.

  Benda Uji…………………………………………………………………. 44 4.2. Peralatan Pendukung……………………………………………………… 45 4.3. Metode Penelitian…………………………………………………………. 46 4.4. Cara Pengambilan Data…………………………………………………… 47 4.5. Cara Pengolahan Data dan Membuat Kesimpulan………………………... 47

  BAB V. HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ………………………. 48

  5.1. Hasil Perhitungan ………………………………………………………... 48 5.1.1.

  Sirip Berlubang Empat…………………………………………………... 48 5.1.1.1.

  Hubungan distribusi suhu dengan posisi volume kontrol dari waktu ke waktu …………………………………………………………………….. 48 5.1.1.2. Laju aliran kalor total dari waktu ke waktu………………………………54

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 5.1.1.3.

  Hubungan Efisiensi Dengan Waktu…………………………………….. 55 5.1.1.4. Hubungan Efektivitas Dengan Waktu……………………………………56 5.1.2. Sirip Tak Berlubang……………………………………………………... 57 5.1.2.1.

  Hubungan distribusi suhu dengan posisi volume kontrol dari waktu ke waktu ………………………………………………………….…………. 57 5.1.2.2. Laju aliran kalor total dari waktu ke waktu………………….………….. 62 5.1.2.3. Hubungan Efisiensi Dengan Waktu………………….………………….. 63 5.1.2.4. Hubungan Efektivitas Dengan Waktu……………………………………64

  5.2. Pembahasan ………………………………………………………………65 5.2.1.

  Perbandingan suhu pada sirip berlubang dengan tak berlubang………… 65 5.2.2. Perbandingan pada laju aliran kalor total dari waktu ke waktu………..…68 5.2.3. Perbandingan pada hubungan efisiensi dengan waktu…………………... 70 5.2.4. Perbandingan pada hubungan efektivitas dengan waktu…………………72

  BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN …………………………………………. 74

  6.1. Kesimpulan ……………………………………………………………….74

  6.2. Saran ……………………………………………………………………...74

  DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………………76

  LAMPIRAN ……………………………………………………………………….. 77

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Nilai Konduktivitas Termal, Kalor Jenis, Massa Jenis Beberapa

  Bahan …………………………………………………………………...11

Tabel 2.2. Konstanta C dan n untuk persamaan (2.7)

  …………………………….. 15

Tabel 2.3. Konstanta C dan n untuk persamaan (2.8)

  …………………………….. 16

Tabel 2.4. Konstanta C dan n untuk persamaan (2.9)

  …………………………….. 17

Tabel 2.5. Perbandingan harga Nusselt untuk berbagai geometri

  ………………… 19

Tabel 2.6. Nilai kira-kira koefisien perpindahan kalor konveksi

  …………………. 19

Tabel 5.1. Perjalanan Suhu pada volume kontrol 1g-13g pada sirip berlubang empat

  …………………………………………………………………... 50

Tabel 5.2. Perjalanan Suhu pada volume kontrol 1i-13i pada sirip berlubang empat

  ……………………………………………………………………51

Tabel 5.3. Perjalanan Suhu pada volume kontrol 1m-13m pada sirip berlubang empat

  ……………………………………………………………………52

Tabel 5.4. Perjalanan Suhu pada volume kontrol 1o-13o pada sirip berlubang empat

  ……………………………………………………………………53

Tabel 5.5. Perjalanan Suhu pada volume kontrol 1g-13g pada sirip tak berlubang

  ………………………………………………………………. 58

Tabel 5.6. Perjalanan Suhu pada volume kontrol 1i-13i pada sirip tak berlubang

  ………………………………………………………………. 59 Tabel 5.7.Perjalanan Suhu pada volume kontrol 1m-13m pada sirip tak berlubang

  ………………………………………………………………..60

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Tabel 5.8. Perjalanan Suhu pada volume kontrol 1o-13o pada sirip tak berlubang

  ……………………………………………………………… 61

Tabel 5.9. Perbandingan suhu waktu t=30 detik pada volume kontrol 1a

• – 13……66 Tabel 5.10.Perbandingan suhu waktu t=30 detik pada volume kontrol 1k
• – 13……67 Tabel 5.11.Perbandingan Laju Aliran Kalor Total dari waktu ke waktu pada Sirip Berlubang Empat dengan Sirip Tak Berlubang ……………………….. 69

  Tabel 5.12.Perbandingan Efisiensi dari waktu ke waktu pada Sirip Berlubang Empat dengan Sirip Tak Berlubang

  …………………………………… 71 Tabel 5.13.Perbandingan Efektivitas dari waktu ke waktu pada Sirip Berlubang

  Empat dengan Sirip Tak Berlubang …………………………………… 73 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Beberapa Contoh Bentuk Sirip

  ……………………………………….. 2

Gambar 1.2. Passive Heatsink

  ……………………………………………………….3

Gambar 1.3. Bentuk Sirip Untuk Pengujian

  …………………………………………5

Gambar 2.1. Perpindahan Kalor Konduksi................................................................10Gambar 2.2. Perpindahan Kalor Konveksi

  …………………………………………12

Gambar 2.3. Konveksi Bebas Pada Lapisan Batas Di Atas Plat Rata Vertikal

  …… 14

Gambar 2.4. Aliran Fluida pada Bidang Datar

  ……………………………………..17

Gambar 3.1. Kesetimbangan Energi dalam volume kontrol

  ………………………. 24

Gambar 3.2. Pembagian sirip menjadi volume kontrol

  …………………………….26

Gambar 3.3. Volume Kontrol di tengah sirip

  ………………………………………27

Gambar 3.4. Volume Kontrol di posisi tepi sirip

  ………………………………….. 31

Gambar 3.5. Volume Kontrol di posisi sudut luar sirip

  …………………………… 35

Gambar 3.6. Volume Kontrol di posisi dalam benda/sirip

  ………………………... 40

Gambar 4.1. Benda Uji sirip berlubang empat

  ……………………………………. 44

Gambar 4.2. Benda Uji sirip tak berlubang

  ………………………………………...44

Gambar 4.3. Pembagian benda uji sirip berlubang empat menjadi volume kontrol. 46Gambar 4.4. Pembagian benda uji sirip tak berlubang menjadi volume kontrol.... 46Gambar 5.1. Hubungan suhu dengan waktu pada volume kontrol 1g-13g pada sirip berlubang empat

  ……………………………………………………..50

Gambar 5.2. Hubungan suhu dengan waktu pada volume kontrol 1i-13i pada sirip berlubang empat

  …………………………………………………… 51

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  ………………………………………………………. 59

  ………………………………………………………… 63

Gambar 5.13. Hubungan efisiensi dari waktu ke waktu pada sirip tak berlubang

  ………………………………………………………….. 62

Gambar 5.12. Hubungan laju aliran kalor total dari waktu ke waktu pada sirip tak berlubang

  ………………………………………………………. 61

Gambar 5.11. Hubungan suhu dengan waktu pada volume kontrol 1o-13o pada sirip tak berlubang

  …………………………………………………. 60

Gambar 5.10. Hubungan suhu dengan waktu pada volume kontrol 1m-13m pada sirip tak berlubangGambar 5.3. Hubungan suhu dengan waktu pada volume kontrol 1m-13m pada sirip berlubang empat

  ……………………………………………… 52

  ……………………………………………………… 58

Gambar 5.8. Hubungan suhu dengan waktu pada volume kontrol 1g-13g pada sirip tak berlubang

  ………………………………………………………………. 56

Gambar 5.7. Hubungan efektivitas dari waktu ke waktu pada sirip berlubang empatGambar 5.6. Hubungan efisiensi dari waktu ke waktu pada sirip berlubang empat………………………………………………………………..55

  …………………………………………………… 54

Gambar 5.5. Hubungan laju aliran kalor total dari waktu ke waktu pada sirip berlubang empat

  …………………………………………………… 53

Gambar 5.4. Hubungan suhu dengan waktu pada volume kontrol 1o-13o pada sirip berlubang empatGambar 5.9. Hubungan suhu dengan waktu pada volume kontrol 1i-13i pada sirip tak berlubang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 5.14. Hubungan efektivitas dari waktu ke waktu pada sirip tak berlubang

  ……………………………………………………………64

Gambar 5.15. Grafik Perbandingan suhu pada waktu t=30 detik pada volume kontrol 1a - 13a

  ……………………………………………………. 65

Gambar 5.16. Grafik Perbandingan suhu pada waktu t=30 detik pada volume kontrol 1k - 13k

  ……………………………………………………. 67

Gambar 5.17. Grafik Perbandingan laju aliran kalor total dari waktu ke waktu pada

  Sirip Berlubang Empat dengan Sirip Tak Berlubang ………………68

Gambar 5.18. Grafik Perbandingan Efisiensi pada Sirip Berlubang empat dengan

  Sirip Tak berlubang dari waktu ke waktu …………………………..70

Gambar 5.19. Grafik Perbandingan Efektivitas pada Sirip Berlubang Empat dengan

  Sirip Tak Berlubang dari waktu ke waktu ………………………….72

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Dewasa ini peran teknologi sangat berpengaruh dalam kehidupan kita. Sebagian besar benda di sekitar kita adalah hasil perkembangan teknologi dan

  sudah menjadi bagian dari kehidupan kita sehari

• – hari. Dengan kata lain kita tidak dapat hidup tanpa teknologi itu sendiri.

  Beberapa hasil teknologi yang dapat kita jumpai diantaranya sistem pengkondisian udara (AC), kendaran bermotor, dan komputer. Ketiga hasil teknologi ini memiliki persamaan yaitu perkembangan ke depan diarahkan untuk memiliki efisiensi yang lebih tinggi dengan kapasitas yang makin besar.

  Tuntutan ini memiliki konsekuensi terutama berkaitan dengan panas yang dipindahkan. Pada sistem AC terjadi pengkondisian udara yang menukarkan panas ruangan dengan Freon, pada kendaraan bermotor terjadi pelepasan panas oleh blok mesin ke lingkungan sekitar panas berlebih, sedangkan pada komputer terjadi proses meningkatnya suhu prosesor akibat aplikasi yang dijalankan. Apabila pada ketiga sistem di atas, proses perpindahan panas yang terjadi tidak mencukupi, maka kinerja dan efisiensi akan menurun, bahkan mungkin bisa terjadi kerusakan.

  Beberapa upaya dilakukan untuk mendapatkan perpindahan panas yang mencukupi, diantaranya mengganti beberapa bagian sistem dengan bahan yang memiliki konduktivitas termal yang lebih tinggi atau dengan menambahkan sirip atau fan/kipas pada bagian yang berfungsi sebagai penukar panas (heat excharger).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Dengan bahan yang konduktivitas termalnya lebih tinggi serta penggunaan sirip, laju aliran kalor yang melewati benda tersebut akan makin besar.

  Sirip banyak digunakan antara lain pada komponen

• – komponen komputer, seperti pada perangkat prossesor, silinder kendaraan bermotor, silinder kompresor, peralatan elektrikal seperti transformator, dan lain sebagainya. Semakin canggih peralatan
• – peralatan tersebut, kemungkinan akan menuntut kebutuhan listrik dalam jumlah yang besar. Listrik dalam jumlah yang besar tersebut berdampak panas yang berlebih. Panas yang berlebih ini tentu dapat menyebabkan peralatan yang menggunakan sirip menjadi rusak. Maka bentuk dan konfigurasi sirip harus di rancang secara khusus agar diperoleh laju perpindahan kalor yang optimal. Dalam penelitian ini penulis mencoba menambahkan empat lubang pada sirip dibandingkan dengan sirip yang tak berlubang. Beberapa contoh gambar sirip persegi pada gambar 1.1 dan gambar 1.2 :

Gambar 1.1. Beberapa Contoh Bentuk Sirip

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 1.2. Passive Heatsink

  Penelitian tentang sirip telah dilakukan oleh beberapa orang. Pada buku “Perpindahan Kalor” edisi keenam, Holman J.P., 1997 pembahasan tentang efisiensi sirip dan efektivitas sirip terbatas untuk kasus 1 dimensi dan pada keadaan tunak.

  Penelitian lain dilakukan oleh Joko Winarno, 2000, yang bertujuan

  

mengkaji karakteristik sirip radial berprofil segiempat 1 dimensi. Penelitian

  dilakukan dengan menggunakan numerik. Studi dilakukan dengan menggunakan bahasa pemrograman Fortran, hasilnya untuk mendapatkan laju aliran kalor yang maksimum dari sirip radial berprofil segiempat, maka harus diupayakan sedemikian rupa sehingga nilai koefisien perpindahan kalor konveksi h yang setinggi mungkin.

  Penelitian tentang benda 3 dimensi pernah dilakukan dengan judul “Laju

  

Perpindahan Kalor dan Efektivitas Sirip pada Kasus 3 Dimensi Keadaan Tak

Tunak

  ” oleh Shirleen Yohana. Tujuan penelitian ini yaitu menganalisis sirip

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Hasilnya yaitu semakin tinggi konduktivitas termal bahan maka efisiensi perpindahan panas yang dihasilkan semakin besar juga.

  Sela in itu, ada pula penelitian berjudul “Distribusi Suhu pada Benda Padat

3 Dimensi Berbangkit Energi Keadaan Tak Tunak

  ” yang dilakukan oleh Leonardus Aditya S. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui distribusi suhu dengan

  

variasi koefisien perpindahan kalor konveksi h, variasi besar energi pembangkitan

q dan variasi bahan . Hasilnya adalah semakin besar koefisien perpindahan kalor

  konveksi h , dan difusivitas termal bahan (α), distribusi suhu yang dihasilkan semakin cepat menyesuaikan dengan kondisi lingkungan, semakin besar energi yang dibangkitkan, dan distribusi suhu yang dihasilkan semakin tinggi.

  Ketiga penelitian diatas mendukung Penulis untuk melakukan penelitian yang lebih bervariasi. Dalam penelitian ini Penulis ingin membahas efisiensi dan

  

efektivitas sirip benda dua dimensi pada keadaan tak tunak dengan

membandingkan sirip yang tak berlubang dengan yang berlubang empat.

1.2. Batasan masalah

  a) Persoalan

  Sirip profil segi empat tipis (ukuran 60mm x 100mm x 1,5mm) dengan suhu awal yang seragam sebesar T i (pada penelitian, diambil nilai T i = 100 C) secara tiba

• – tiba dikondisikan pada suatu lingkungan dengan suhu fluida T ∞ (pada penelitian, diambil T ∞ = 30

  C) dengan nilai koefisien perpindahan kalor konveksi. Sirip I berlubang empat, sedangkan sirip II tidak berlubang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  (gambar 1.3). Persoalan yang harus diselesaikan adalah membandingkan

nilai efisiensi dan efektivitas kedua sirip tersebut pada keadaan tak tunak.

  b) Bentuk geometri sirip a.

  b.

Gambar 1.3. Bentuk Sirip Untuk Pengujian,

  a. Berlubang Empat, b. Tidak Berlubang

  c) Kondisi awal

  Suhu sirip pada kondisi awal adalah seragam, yaitu T=T i , secara matematis dinyatakan dalam persamaan (1.1).

  T(x,y,0) = T , berlaku untuk setiap posisi x, y pada saat t=0

  i

  ……………..(1.1)

  d) Kondisi batas

  Seluruh permukaan sirip (permukaan atas, bawah, samping kiri, samping kanan, ujung sirip dan permukaan sisi lubang) bersentuhan dengan fluida

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  yang memiliki suhu sebesar T ∞ dan memiliki koefisien perpindahan panas konveksi sebesar h. Pada bagian dasar sirip suhunya sama dengan suhu dasar (T b ).

  e) Asumsi a.

  Sifat – sifat bahan (massa jenis (ρ), kalor jenis (c), konduktivitas termal (k)) konstan atau tidak berubah terhadap suhu dan merata.

  b. i .

  Suhu awal sirip merata sebesar T c. tetap) dan seragam.

  ∞

  Suhu fluida di sekitar sirip tetap (T d. Selama proses berlangsung tidak terjadi perubahan volume dan bentuk pada sirip.

  e.

  Tidak ada pembangkitan energi di dalam sirip.

  f. .

  b

  Suhu dasar sirip tetap sebesar T g.

  Nilai koefisien perpindahan kalor konveksi benda (h) tetap dan merata.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  1.3. Tujuan

  Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut : a.

  Membuat program komputasi dengan metode beda hingga cara eksplisit untuk menghitung distribusi suhu, laju aliran kalor, efisiensi dan efektivitas kedua sirip pada keadaan tak tunak.

  b.

  Membandingkan suhu, laju aliran kalor, efisiensi dan efektivitas yang terjadi antara sirip yang tak berlubang dan sirip berlubang empat.

  1.4. Manfaat

  Penelitian ini diharapkan dapat memberi manfaat, antara lain : a.

  Dapat mengetahui besarnya efisiensi, dan efektivitas yang terjadi pada sirip yang tidak berlubang dengan sirip berlubang empat.

  b.

  Dapat mengetahui pengaruh lubang pada sirip terhadap efisiensi dan efektivitas sirip tersebut.

  c.

  Sebagai referensi dalam pengerjaan penelitian lain yang lebih mendalam dan bervariasi.

  d.