STUDI KARAKTERISTIK PERPINDAHAN PANAS SIRIP-SIRIP PIN ELLIPS SUSUNAN SELANG-SELING Studi Karakteristik Perpindahan Panas Sirip-Sirip Pin Ellips Susunan Selang-Seling dengan Pendekatan CFD.
STUDI KARAKTERISTIK PERPINDAHAN PANAS SIRIPSIRIP PIN ELLIPS SUSUNAN SELANG-SELING
DENGAN PENDEKATAN CFD
TUGAS AKHIR
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar
Sarjana Teknik
Disusun Oleh:
SYAFRUDIN
NIM. D200080076
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
i
ri
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas akhir
ini
disetujui oleh pembimbing tugas akhir untuk
dipertahankan didepan dewan penguji sebagai salah satu syarat memperoleh gelar
sarjana
S-l Teknik Mesin Fakultas Teknik Mesin Universitas
muhammadiyah
Surakarta
Hari
Tanggal
Disusun
oleh
/^&,
2t Al7u4', 4a(
:
Nama : Syafrudin
NIM
: D200080076
Judul :Studi karakteristik Perpindahan Panas Sirip- Sirip Pin Ellips
Susunan Selang Seling Dengan Pendelatan CFD
Pembimbing T
(Marwan Effendy, ST, MT,
HALAMAN PENGESAHAN
Telah diterima dan disetujui pembimbing untuk diajukan kepada dewan
penguji tugas akhir jurusan mesin fakultas teknik universitas muhammadiyah
Surakarta, dengan
-
SIRIP
judul : STUDI KARAKTERITIK PERPINDAHAN PANAS
SIRIP PIN ELLIPS SUSI.'NAN SELANG-SELING DENGAN
PENDEKATAN CFD
Nama
Syafrudin
NIM
D200080076
NIRM
Hari
/?'4-Bk
zz/*/,a.,*
Tanggal
Dewan Penguji
1. Marwan Effendy ST.,
MT., Ph.D
2. Sartono Putro, h, MT.
3. Nur
(......)^........r..............)
( olh):t!,
Aklis ST, M.Eng
>
Mengetahui
Ketua Jurusan Teknik Mesin UMS
Dekan Fakultas Teknik
I
I
lv*
I
M.T., Ph.D)
( Tri Widodo Besar Riyadi, ST. Msc., Ph.D.)
lll
HALAMAN MOTTO
Dengan menyebut nama Allah yang maha pengasi dan juga penyayang
-Q. S. Al – Fatihah 1-
Agama untuk akhiratku dan ilmu untuk duniaku
Cara Tuhan mengatakan kita terbatas, adalah dengan menciptakan ruang dan
waktu
Dan cara Tuhan mengatakan kita kecil adalah menciptakan kita terbatas.
-Author-
v
STUDI KARAKTERISTIK PERPINDAHAN PANAS
SIRIP-SIRIP PIN ELLIPS SUSUNAN
SELANG-SELING DENGAN PENDEKATAN CFD
Abstrak
Laporan ini menggambarkan prediksi mengenai kinerja sirip-sirip
pin ellips untuk pendingin internal pada sudu turbin gas. Tujuan penelitian
ini adalah untuk mengetahui koefisien perpindahan panas pada susunan pin
ellips.
Dalam penelitian ini study RANS turbulence model dipilih
menggunakan pendekatan simulasi. Ada 2 tahap yang harus dilakukan
yaitu pertama, melakukan validasi data dengan pendekatan simulasi pada
bentuk sirip-sirip pin ellips susunan selang-seling yang dilakukan peneliti
sebelumnya secara experimen. Dengan menggunakan tiga macam tipe
mesh secara terstruktur mulai dari kasar sampai halus kemudian dilakukan
studi perbaikan mesh hingga didapatkan mesh yang optimal. Kedua,
menggunakan pendekatan simulasi dengan mengadopsi tiga tipe mesh yang
digunakan pada tahap validasi. Simulasi dilaksanakan pada kondisi awal
dan kondisi batas yang sama seperti dala experimen, bilangan Reynolds
yang digunakan antara 9.000 sampai 36.000
Hasil penelitian menunjukkan bahwa koefisien perpindahan panas
sangat dipengaruhi oleh kondisi aliran udara disekitar sirip-sirip pin ellips.
Kenaikan pada bilangan Reynolds meningkatkan kenaikan koefisien
perpindahan panas.
Kata kunci : sirip pin; computational fluid dynamics; koefisien perpindahan
panas.
vi
CHARACERISTIC STUDY HEAT TRANSFER FINS OF PIN
ELLIPSE INTERVAL CONSTRUCTION WITH CFD
APPROACH
Abstract
This paper describes a performance prediction of the elliptical pin-fin
cooling of gas turbine blade. The purpose of this study is to investigate
the heat transfer coefficient on the elliptical pin arrangement.
The steady RANS with k-epsilon turbulence model was carried-out
by two-stages investigation: first, validation of an existing circular
staggered array of pin-fin cooling that has been investigated
experimentally by other researcher. Three types structured mesh from
coarse to fine were optimized for grid refinement study. Second,
further investigation of the elliptical pin-fin cooling was simulated by
adopting the same scenario of mesh generation based on the optimum
result from validation. Simulations were performed at the same initials
and boundary conditions as the experiment, and varying Reynolds
number from 9,000 to 36,000.
The result shows that the heat transfer coefficient is highly influenced
by the gas flow condition around the elliptical pin-fin. The increase of
Reynolds number intensifies the increase of the heat transfer
coefficient.
Keywords: Pin-fin; Computational fluid dynamics; heat transfer
coefficient
vii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT, Tuhan Yang Maha Esa atas segala
limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat melaksanakan dan
menyelesaikan skripsi ini yang berjudul “Studi karakteristik Perpindahan Panas
Sirip – Sirip Pin Ellips Susunan Selang Seling Dengan Pendekatan CFD” dengan
baik dan lancar.
Skripsi ini disusun guna memenuhi persyaratan untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dalam Penyelesaian Skripsi ini tidaklah mungkin dapat terselesaikan
tanpa bantuan dari berbagai pihak, baik secara langsung ataupun tidak langsung.
Oleh karena itu penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada:
1. Bapak Tri Widodo Besar Riyadi, ST. Msc., Ph.D., selaku Ketua Jurusan
Teknik Mesin UMS Surakarta.
2. Bapak
Marwan
Effendy,
ST.MT.,Ph.D
selaku
Pembimbing
atas
bimbingannya hingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini.
3. Bapak Ngafwan, Ir., MT. selaku Pembimbing Akademis yang telah
memberikan
pengarahan
selama
menempuh
studi
di
Universitas
Muhammadiyah Surakarta ini.
4. Bapak Sunardi Wiyono Ir., MT., selaku koordinator Tugas Akhir
5. Seluruh Dosen serta Staf di Jurusan Teknik Mesin UMS, yang telah turut
mendidik penulis hingga menyelesaikan studi S1.
6. Ayah, Ibu, dan kakakku atas do’a restu, motivasi, dan dukungan material
viii
maupun spiritual dalam menyelesaian Tugas Akhir ini.
7. Rekan Skripsi : Semua personil tim “Sirip Pin”terima kasih untuk semua
dukungan, sindiran, kritikan, serta bantuan yang sangat berarti dalam
mengerjakanpenelitian ini
8. Mas Adnan,mas Punto, dan juga mas Mukron yang dengan sabar mengajari
saya dalam bidang ansis ini
9. Semua teman – teman mahasiswa teknik mesin UMS khususnya mahasiswa
angkatan 2008
10. Semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu yang telah
membantu pelaksanaan dan penyusunan laporan Tugas Akhir ini
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Skripsi ini masih jauh dari
sempurna, maka kritik dan saran penulis harapkan untuk kesempurnaan skripsi
ini.
Semoga skripsi ini dapat berguna bagi ilmu pengetahuan dan kita semua
Amin.
Surakarta,
oktober 2016
Penulis
ix
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL........................................................................................
i
HALAMAN PERSETUJUAN .........................................................................
ii
HALAMAN PENGESAHAN ..........................................................................
iii
HALAMAN PERNYATAAN .........................................................................
iv
MOTTO ...........................................................................................................
v
ABSTRAK .......................................................................................................
vi
ABSTRAK .......................................................................................................
vii
KATA PENGANTAR .....................................................................................
viii
DAFTAR ISI ....................................................................................................
x
DAFTAR TABEL ............................................................................................
xiii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................
xiv
DAFTAR NOTASI ..........................................................................................
xv
BAB I PENDAHULUAN
BAB II
1.1. Latar Belakang Masalah...............................................................
1
1.2. Perumusan Masalah .....................................................................
2
1.3. Batasan Masalah...........................................................................
2
1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian ....................................................
2
1.5. Sistematika Penulisan ..................................................................
3
DASAR TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka ......................................................................
x
.5
2.2. Dasar Teori ...............................................................................
10
2.2.1. Sirip ................................................................................
10
2.2.2. Sistem CFD ....................................................................
11
2.2.3. Pembuatan Grid (Meshing) ............................................
12
2.2.4. Macam-macam Bentuk Sirip ..........................................
13
2.2.5. Aplikasi Sirip Pin ...........................................................
17
2.3. Perpindahan panas ....................................................................
18
2.3.1. Parameter Tanpa Dimensi ..............................................
21
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1.Lokasi Penelitian .......................................................................
30
3.2. Spesimen Penelitian..................................................................
30
3.3. Proses Penelitian .......................................................................
31
3.4. Metode Analisis Data ...............................................................
32
3.5. Diagram Alir Penelitian ............................................................
33
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Pengujian .................................................................
35
4.2 Perhitungan Data .......................................................................
37
4.3 Analisis Data .............................................................................
41
4.3.1 Pengaruh Bilangan Reynolds Terhadap Karakteristik
Perpindahan Panas ............................................................... .
BAB V
41
PENUTUP
5.1. Kesimpulan ...............................................................................
43
5.2. Saran .........................................................................................
43
xi
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 3.2. Data hasil pengaruh bilangan Reynolds terhadap perpindahan
panas rata-rata ....................................................................... lampiran
Tabel 4.3. Data hasil pengaruh biangan Reynolds terhadap Angka
bilangan Nusselt ..................................................................... Lampiran
Tabel
Incropera................................................................................. Lampiran
xiii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Sebuah susunan sirip pin ellips ..................................................... 10
Gambar 2.2. susunan sirip pin inline dan staggered........................................... 11
Gambar 2.3. ukuran relatif dari circular fin, SEF, dan N fin ............................. 13
Gambar 2.4. perbandingan sirip pin silinder lurus dengan sirip oin silinder
berfillet ........................................................................................... 15
Gambar 2.5. Perbandingan antara konfigurasi susunan staggered sirip pin
kubus dan sirip pin diamond ........................................................ 15
Gambar 2.6. Konfigurasi susunan staggered
menggunakan sirip pin
oblong ............................................................................................ 16
Gambar 2.7. Potongan melintang sudu turbin dengan pendinginan dalam
(internal cooling)............................................................................ 17
Gambar 3.1. Dimensi dan tata nama spesimen ................................................... 30
Gambar 3.2. Model spesimen............................................................................. 31
Gambar 4.1. Karakteristik mesh.......................................................................... 36
Gambar 4.2. Grafik pengaruh bilangan Reynolds terhadap koefisien
perpindahan panas konveksi rata-rata ............................................ 41
Gambar 4.3. Grafik pengaruh bilangan Reynolds terhadap bilangan
Nusselt .......................................................................................... 42
xiv
DAFTAR NOTASI
Lt
= Panjang seksi uji ( m )
H
= Tinggi sirip ( m )
Wb
= Lebar specimen ( m )
L
= Panjang specimen ( m )
S
= Sisi-sisi sirip ( m)
Afront = Luas frontal dari sirip – sirip ( m2 )
As
= Luas total permukaan perpindahan panas ( m2 )
At
= Luas penampang melintang saluran udara ( m2 )
Dh
= Diameter hidrolik ( m )
T in
= Temperatur rata – rata udara masuk saluran udara ( oK )
T out
= Temperatur rata – rata udara keluar saluran udara ( oK )
Tb
= Temperatur udara rata – rata base plate ( oK )
Tf
= Temperatur film ( oK )
V
= Kecepatan rata- rata dalam saluran udara (m/s)
Vmaks = Kecepatan uadara maksimum yang melalui sirip pin (m/s)
ρ
= massa jenis udara (kg/m3)
1.
= viskositas kinematik udara (m2/s)
1
= viskositas dinamik udara (kg/m.s)
CP
= Panas jenis udara (kJ/kg.oC)
Qelect = Laju aliran panas dari heater (W)
m&
= Laju aliran masa udara ( kg/s )
xv
Qconv = Laju perpindahan panas konveksi (W)
Qloss
= Heat losses yang terjadi pada seksi uji
ha
= Koefisien perpindahan panas konveksi rata – rata dengan sirip (W/m2.K)
hs
= Koefisien perpindahan panas konveksi rata – rata tanpa sirip (W/m2.K)
Nu
= Bilangan Nusselt saluran udara ( Duct Nusselt number )
NuD
= Bilangan Nusselt pada pin ( Pin Nusselt number )
Re
= Bilangan Reynold saluran udara ( Duct Reynold number )
ReD
= Bilangan Reynold pada pin ( Pin Reynold number )
DP
= Penurunan tekanan
f
= Faktor gesek
η
= Unjuk kerja termal
Vh
= Tegangan listrik heater ( V )
Ih
= Arus listrik heater ( A )
Vf
= Tegangan listrik fan ( V )
xvi
DENGAN PENDEKATAN CFD
TUGAS AKHIR
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar
Sarjana Teknik
Disusun Oleh:
SYAFRUDIN
NIM. D200080076
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
i
ri
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas akhir
ini
disetujui oleh pembimbing tugas akhir untuk
dipertahankan didepan dewan penguji sebagai salah satu syarat memperoleh gelar
sarjana
S-l Teknik Mesin Fakultas Teknik Mesin Universitas
muhammadiyah
Surakarta
Hari
Tanggal
Disusun
oleh
/^&,
2t Al7u4', 4a(
:
Nama : Syafrudin
NIM
: D200080076
Judul :Studi karakteristik Perpindahan Panas Sirip- Sirip Pin Ellips
Susunan Selang Seling Dengan Pendelatan CFD
Pembimbing T
(Marwan Effendy, ST, MT,
HALAMAN PENGESAHAN
Telah diterima dan disetujui pembimbing untuk diajukan kepada dewan
penguji tugas akhir jurusan mesin fakultas teknik universitas muhammadiyah
Surakarta, dengan
-
SIRIP
judul : STUDI KARAKTERITIK PERPINDAHAN PANAS
SIRIP PIN ELLIPS SUSI.'NAN SELANG-SELING DENGAN
PENDEKATAN CFD
Nama
Syafrudin
NIM
D200080076
NIRM
Hari
/?'4-Bk
zz/*/,a.,*
Tanggal
Dewan Penguji
1. Marwan Effendy ST.,
MT., Ph.D
2. Sartono Putro, h, MT.
3. Nur
(......)^........r..............)
( olh):t!,
Aklis ST, M.Eng
>
Mengetahui
Ketua Jurusan Teknik Mesin UMS
Dekan Fakultas Teknik
I
I
lv*
I
M.T., Ph.D)
( Tri Widodo Besar Riyadi, ST. Msc., Ph.D.)
lll
HALAMAN MOTTO
Dengan menyebut nama Allah yang maha pengasi dan juga penyayang
-Q. S. Al – Fatihah 1-
Agama untuk akhiratku dan ilmu untuk duniaku
Cara Tuhan mengatakan kita terbatas, adalah dengan menciptakan ruang dan
waktu
Dan cara Tuhan mengatakan kita kecil adalah menciptakan kita terbatas.
-Author-
v
STUDI KARAKTERISTIK PERPINDAHAN PANAS
SIRIP-SIRIP PIN ELLIPS SUSUNAN
SELANG-SELING DENGAN PENDEKATAN CFD
Abstrak
Laporan ini menggambarkan prediksi mengenai kinerja sirip-sirip
pin ellips untuk pendingin internal pada sudu turbin gas. Tujuan penelitian
ini adalah untuk mengetahui koefisien perpindahan panas pada susunan pin
ellips.
Dalam penelitian ini study RANS turbulence model dipilih
menggunakan pendekatan simulasi. Ada 2 tahap yang harus dilakukan
yaitu pertama, melakukan validasi data dengan pendekatan simulasi pada
bentuk sirip-sirip pin ellips susunan selang-seling yang dilakukan peneliti
sebelumnya secara experimen. Dengan menggunakan tiga macam tipe
mesh secara terstruktur mulai dari kasar sampai halus kemudian dilakukan
studi perbaikan mesh hingga didapatkan mesh yang optimal. Kedua,
menggunakan pendekatan simulasi dengan mengadopsi tiga tipe mesh yang
digunakan pada tahap validasi. Simulasi dilaksanakan pada kondisi awal
dan kondisi batas yang sama seperti dala experimen, bilangan Reynolds
yang digunakan antara 9.000 sampai 36.000
Hasil penelitian menunjukkan bahwa koefisien perpindahan panas
sangat dipengaruhi oleh kondisi aliran udara disekitar sirip-sirip pin ellips.
Kenaikan pada bilangan Reynolds meningkatkan kenaikan koefisien
perpindahan panas.
Kata kunci : sirip pin; computational fluid dynamics; koefisien perpindahan
panas.
vi
CHARACERISTIC STUDY HEAT TRANSFER FINS OF PIN
ELLIPSE INTERVAL CONSTRUCTION WITH CFD
APPROACH
Abstract
This paper describes a performance prediction of the elliptical pin-fin
cooling of gas turbine blade. The purpose of this study is to investigate
the heat transfer coefficient on the elliptical pin arrangement.
The steady RANS with k-epsilon turbulence model was carried-out
by two-stages investigation: first, validation of an existing circular
staggered array of pin-fin cooling that has been investigated
experimentally by other researcher. Three types structured mesh from
coarse to fine were optimized for grid refinement study. Second,
further investigation of the elliptical pin-fin cooling was simulated by
adopting the same scenario of mesh generation based on the optimum
result from validation. Simulations were performed at the same initials
and boundary conditions as the experiment, and varying Reynolds
number from 9,000 to 36,000.
The result shows that the heat transfer coefficient is highly influenced
by the gas flow condition around the elliptical pin-fin. The increase of
Reynolds number intensifies the increase of the heat transfer
coefficient.
Keywords: Pin-fin; Computational fluid dynamics; heat transfer
coefficient
vii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT, Tuhan Yang Maha Esa atas segala
limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat melaksanakan dan
menyelesaikan skripsi ini yang berjudul “Studi karakteristik Perpindahan Panas
Sirip – Sirip Pin Ellips Susunan Selang Seling Dengan Pendekatan CFD” dengan
baik dan lancar.
Skripsi ini disusun guna memenuhi persyaratan untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dalam Penyelesaian Skripsi ini tidaklah mungkin dapat terselesaikan
tanpa bantuan dari berbagai pihak, baik secara langsung ataupun tidak langsung.
Oleh karena itu penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada:
1. Bapak Tri Widodo Besar Riyadi, ST. Msc., Ph.D., selaku Ketua Jurusan
Teknik Mesin UMS Surakarta.
2. Bapak
Marwan
Effendy,
ST.MT.,Ph.D
selaku
Pembimbing
atas
bimbingannya hingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini.
3. Bapak Ngafwan, Ir., MT. selaku Pembimbing Akademis yang telah
memberikan
pengarahan
selama
menempuh
studi
di
Universitas
Muhammadiyah Surakarta ini.
4. Bapak Sunardi Wiyono Ir., MT., selaku koordinator Tugas Akhir
5. Seluruh Dosen serta Staf di Jurusan Teknik Mesin UMS, yang telah turut
mendidik penulis hingga menyelesaikan studi S1.
6. Ayah, Ibu, dan kakakku atas do’a restu, motivasi, dan dukungan material
viii
maupun spiritual dalam menyelesaian Tugas Akhir ini.
7. Rekan Skripsi : Semua personil tim “Sirip Pin”terima kasih untuk semua
dukungan, sindiran, kritikan, serta bantuan yang sangat berarti dalam
mengerjakanpenelitian ini
8. Mas Adnan,mas Punto, dan juga mas Mukron yang dengan sabar mengajari
saya dalam bidang ansis ini
9. Semua teman – teman mahasiswa teknik mesin UMS khususnya mahasiswa
angkatan 2008
10. Semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu yang telah
membantu pelaksanaan dan penyusunan laporan Tugas Akhir ini
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Skripsi ini masih jauh dari
sempurna, maka kritik dan saran penulis harapkan untuk kesempurnaan skripsi
ini.
Semoga skripsi ini dapat berguna bagi ilmu pengetahuan dan kita semua
Amin.
Surakarta,
oktober 2016
Penulis
ix
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL........................................................................................
i
HALAMAN PERSETUJUAN .........................................................................
ii
HALAMAN PENGESAHAN ..........................................................................
iii
HALAMAN PERNYATAAN .........................................................................
iv
MOTTO ...........................................................................................................
v
ABSTRAK .......................................................................................................
vi
ABSTRAK .......................................................................................................
vii
KATA PENGANTAR .....................................................................................
viii
DAFTAR ISI ....................................................................................................
x
DAFTAR TABEL ............................................................................................
xiii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................
xiv
DAFTAR NOTASI ..........................................................................................
xv
BAB I PENDAHULUAN
BAB II
1.1. Latar Belakang Masalah...............................................................
1
1.2. Perumusan Masalah .....................................................................
2
1.3. Batasan Masalah...........................................................................
2
1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian ....................................................
2
1.5. Sistematika Penulisan ..................................................................
3
DASAR TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka ......................................................................
x
.5
2.2. Dasar Teori ...............................................................................
10
2.2.1. Sirip ................................................................................
10
2.2.2. Sistem CFD ....................................................................
11
2.2.3. Pembuatan Grid (Meshing) ............................................
12
2.2.4. Macam-macam Bentuk Sirip ..........................................
13
2.2.5. Aplikasi Sirip Pin ...........................................................
17
2.3. Perpindahan panas ....................................................................
18
2.3.1. Parameter Tanpa Dimensi ..............................................
21
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1.Lokasi Penelitian .......................................................................
30
3.2. Spesimen Penelitian..................................................................
30
3.3. Proses Penelitian .......................................................................
31
3.4. Metode Analisis Data ...............................................................
32
3.5. Diagram Alir Penelitian ............................................................
33
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Pengujian .................................................................
35
4.2 Perhitungan Data .......................................................................
37
4.3 Analisis Data .............................................................................
41
4.3.1 Pengaruh Bilangan Reynolds Terhadap Karakteristik
Perpindahan Panas ............................................................... .
BAB V
41
PENUTUP
5.1. Kesimpulan ...............................................................................
43
5.2. Saran .........................................................................................
43
xi
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 3.2. Data hasil pengaruh bilangan Reynolds terhadap perpindahan
panas rata-rata ....................................................................... lampiran
Tabel 4.3. Data hasil pengaruh biangan Reynolds terhadap Angka
bilangan Nusselt ..................................................................... Lampiran
Tabel
Incropera................................................................................. Lampiran
xiii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Sebuah susunan sirip pin ellips ..................................................... 10
Gambar 2.2. susunan sirip pin inline dan staggered........................................... 11
Gambar 2.3. ukuran relatif dari circular fin, SEF, dan N fin ............................. 13
Gambar 2.4. perbandingan sirip pin silinder lurus dengan sirip oin silinder
berfillet ........................................................................................... 15
Gambar 2.5. Perbandingan antara konfigurasi susunan staggered sirip pin
kubus dan sirip pin diamond ........................................................ 15
Gambar 2.6. Konfigurasi susunan staggered
menggunakan sirip pin
oblong ............................................................................................ 16
Gambar 2.7. Potongan melintang sudu turbin dengan pendinginan dalam
(internal cooling)............................................................................ 17
Gambar 3.1. Dimensi dan tata nama spesimen ................................................... 30
Gambar 3.2. Model spesimen............................................................................. 31
Gambar 4.1. Karakteristik mesh.......................................................................... 36
Gambar 4.2. Grafik pengaruh bilangan Reynolds terhadap koefisien
perpindahan panas konveksi rata-rata ............................................ 41
Gambar 4.3. Grafik pengaruh bilangan Reynolds terhadap bilangan
Nusselt .......................................................................................... 42
xiv
DAFTAR NOTASI
Lt
= Panjang seksi uji ( m )
H
= Tinggi sirip ( m )
Wb
= Lebar specimen ( m )
L
= Panjang specimen ( m )
S
= Sisi-sisi sirip ( m)
Afront = Luas frontal dari sirip – sirip ( m2 )
As
= Luas total permukaan perpindahan panas ( m2 )
At
= Luas penampang melintang saluran udara ( m2 )
Dh
= Diameter hidrolik ( m )
T in
= Temperatur rata – rata udara masuk saluran udara ( oK )
T out
= Temperatur rata – rata udara keluar saluran udara ( oK )
Tb
= Temperatur udara rata – rata base plate ( oK )
Tf
= Temperatur film ( oK )
V
= Kecepatan rata- rata dalam saluran udara (m/s)
Vmaks = Kecepatan uadara maksimum yang melalui sirip pin (m/s)
ρ
= massa jenis udara (kg/m3)
1.
= viskositas kinematik udara (m2/s)
1
= viskositas dinamik udara (kg/m.s)
CP
= Panas jenis udara (kJ/kg.oC)
Qelect = Laju aliran panas dari heater (W)
m&
= Laju aliran masa udara ( kg/s )
xv
Qconv = Laju perpindahan panas konveksi (W)
Qloss
= Heat losses yang terjadi pada seksi uji
ha
= Koefisien perpindahan panas konveksi rata – rata dengan sirip (W/m2.K)
hs
= Koefisien perpindahan panas konveksi rata – rata tanpa sirip (W/m2.K)
Nu
= Bilangan Nusselt saluran udara ( Duct Nusselt number )
NuD
= Bilangan Nusselt pada pin ( Pin Nusselt number )
Re
= Bilangan Reynold saluran udara ( Duct Reynold number )
ReD
= Bilangan Reynold pada pin ( Pin Reynold number )
DP
= Penurunan tekanan
f
= Faktor gesek
η
= Unjuk kerja termal
Vh
= Tegangan listrik heater ( V )
Ih
= Arus listrik heater ( A )
Vf
= Tegangan listrik fan ( V )
xvi