TUGAS AKHIR PENELITIAN ANGKA HAMBAT PANAS KOMPOSIT HONEYCOMB SERAT SINTETIS – POLIESTER 3 LAPIS.
TUGAS AKHIR
PENELITIAN ANGKA HAMBAT PANAS KOMPOSIT
HONEYCOMB SERAT SINTETIS – POLIESTER 3 LAPIS
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
oleh :
JULIANTO PURWAN RIYADI
NIM : D 200 010 028
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2007
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas Akhir ini telah disetujui oleh pembimbing dengan judul : “Penelitian
Angka Hambat Panas Komposit Honeycomb Serat Sintetis – Poliester 3 Lapis”,
untuk dipertahankan di hadapan Dewan Penguji sebagai syarat untuk memperoleh
gelar Sarjana (S-1) Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Nama
: JULIANTO PURWAN RIYADI
NIM
: D 200 010 028
Hari
: ……………..
Tanggal
: ……………..
Mengetahui,
Pembimbing Utama
Pembimbing Pendamping
(Ir. Ngafwan, MT)
(Marwan Effendy, MT)
iii
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir dengan judul : “ Penelitian Angka Hambat Panas Komposit
Honeycomb Serat Sintetis-Polyester 3 Lapis ”, telah disyahkan oleh Dewan
Penguji sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana (S-1) Teknik Mesin di
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta,
pada :
Nama
: JULIANTO PURWAN RIYADI
NIM
: D 200 010 028
Hari
: ……………..
Tanggal
: ……………..
Dewan Penguji :
Ketua
Sekretaris
Ir. Ngafwan, MT
Marwan Effendy,ST, MT
Anggota
(Nurmuntaha A. N., ST.)
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknik
Ketua Jurusan
(Ir. Sri Widodo, MT)
(Marwan Effendy, ST , MT)
iv
HALAMAN MOTTO
Katakanlah: “Jika kamu benar-benar mencintai ALLAH, ikutilah aku, niscaya
ALLAH mengasihi dan mengampuni dosa-dosamu“.ALLAH Maha Pengampun lagi
Maha Penyayang.
(QS.Ali Imron:31)
Maka apabila kamu telah selesai (dari suatu urusan), kerjakanlah dengan sungguhsungguh (urusan) yang lain.
(QS.Al Insyirah :7)
Rasulullah menasehatkan:
”Mintalah fatwa dari hatimu, Kebaikan itu adalah apa-apa yang tenteram jiwa
padanya dan tenteram pula dalam hati. Dan dosa itu adalah apa-apa yang syak
dalam jiwa dan ragu-ragu dalam hati, walaupun orang-orang memberikan fatwa
kepadamu dan mereka membenarkannya.”
(HR.Ahmad)
Sesungguhnya ilmu itu (didapat) dengan belajar, dan rasa murah hati dengan belajar
bermurah hati. Barang siapa menjaga diri dari keburukan dia akan dijaga
( Al Hadits)
Tugas yang tersedia lebih banyak dari waktu yang tersedia
( Al Bana )
Peluang adalah emas kesibukan adalah berkah, tidak dapat mengatur waktu adalah
bencana kehidupan yang besar
(Penulis)
Hari ini adalah impian lalu, Hari yang akan datang adalah impian saat ini, maka
Raihlah mimpimu dalam kenyataan kehidupan.
(Penulis )
Julianto Purwan Riyadi
D 200 010 028
v
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karuniaNYA yang telah terlimpahkan kepada penulis, sehingga Tugas Akhir ini dapat
terselesaikan dengan baik. Sholawat dan salam semoga selalu dilimpahkan kepada
Nabi Besar Muhammad SAW, beserta keluarga dan sahabat-sahabatnya, Amien.
Adapun Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan Sidang
Sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin,
Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapat bantuan
dari berbagai pihak secara moril maupun materiil. Oleh karena itu pada kesempatan
ini, penulis sampaikan rasa terimakasih yang tulus, kepada :
1. Bapak Ir Sri Widodo, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Marwan Effendy, ST, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Ir. Ngafwan, MT.,
membimbing,
mengarahkan,
selaku Dosen Pembimbing Utama
memberi petunjuk
yang telah
dalam penyusunan Tugas
Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar, serta ramah.
4. Bapak Marwan Effendy, ST, MT, selaku Dosen Pembimbing Pendamping yang
telah meluangkan banyak waktu untuk memberikan bimbingan dan arahan dalam
penyusunan Tugas Akhir ini dengan sangat baik, teliti, sabar serta ramah.
5. Bapak Nurmuntaha A. N., ST., selaku dosen penguji.
6. Bapak Waluyo Adi Siswanto Ir.,M.Eng.,Ph.D., selaku pembimbing akademik.
vi
7. Dosen Jurusan Mesin beserta Staf Tata Usaha Fakultas Teknik Mesin Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
8. Ayah bunda dan seluruh keluarga, yang dengan kesungguhan juga kerelaan serta
memberi dukungan baik moril maupun materiil di dalam penyusunan Tugas
Akhir ini.
9. Saudaraku keluarga besar Tapak Suci yang telah mengarahkanku menuju jalan
yang lebih baik.
10. Teman-teman BBSkost : Izru, Joko, Ahmat, Adi, Kusnandar, Udik,Gosong alias
siBleck, Pedro, mas Waluyo sekeluarga yang telah menemani selama ini.
11. Teman-teman seperjuangan : Budi Setyadi, mas Anjar, Mumun, Mamik, Nuning,
M.H, Andrea,Tatik, sukses selalu buat kalian.
12. Teman sejatiku yang membuat aku lebih bersemangat dalam hidup ini, semoga
Allah segera mempertemukan kita dalam barokah-Nya.
13. Teman-teman yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam pembuatan laporan
Tugas Akhir ini, yang disebabkan adanya keterbatasan-keterbatasan antara lain
waktu, dana, literayur dan pengetahuan yang dimiliki. Mohon maaf sebelum dan
sesudahnya, jika sekiranya terdapat kesalahan-kesalahan penulisan dalam Tugas
Akhir ini. Harapan penulis semoga Tugas Akhir ini bermanfaat khususnya bagi
penulis dan pihak lain yang membutuhkannya. Amin.
Surakarta,
Juli 2007
Julianto Purwan Riyadi
vii
INTISARI
Penelitian ini menjelaskan kajian tentang penelitian angka hambat panas
komposit honeycomb serat sintetis-polyester 3 lapis. Penelitian yang dilakukan
bertujuan untuk mengetahui angka hambat panas komposit honeycomb serat
sintetis-polyester ronggaudara, rongga udara-serbuk kayu-udara, dan rongga
serbuk kayu-udara-serbuk kayu, kemudian membandingkan nilai konduktivitas
termal dan hambat termal komposit dari ketiga spesimen tersebut.
Dalam penelitian ini diawali dengan membuat spesimen uji berupa
komposit honeycomb 3 lapis dari serat sintetis nilon dengan metrik resin
polyester. Spesimen diuji pada perangkat penguji dan dihubungkan pada unit
kontrol, pengujian dilakukan dengan media air diberi perlakuan panas pada air
dan spesimen diberi sekat berupa lempengan aluminium. Pengujian dilakukan
sebanyak 25 kali pada kawat 1-1 sampai dengan kawat 5-5 yang dipasang
didinding spesimen uji dengan jarak perkawat 0.1 m agar panas yang dialirkan
merata pada spesimen. Kondisi suhu ruangan juga harus dijaga tetap stabil supaya
pengujian dapat dimaksimalkan. Untuk variasi dilakukan pada rongga spesimen 3
lapis yaitu spesimen 1 (ronga berisi udara), spesimen 2 (rongga berisi udaraserbuk-udara), spesimen 3 (rongga berisi serbuk-udara-serbuk). Setelah spesimen
diuji, data diolah untuk mengetahui konduktivitas panas (kc) dan tahanan termal
(R).
Berdasarkan hasil pengujian didapatkan nilai konduktivitas panas rongga
udara 0.292W/moC, rongga udara-serbuk-udara 0.473W/moC, sedangkan nilai
konduktivitas panas rongga serbuk-udara-serbuk 0.487W/moC. Nilai hambat
panas rongga udara 13.934oC/W, nilai hambat panas rongga udara-serbuk-udara
8.701oC/W, sedangkan nilai hambat panas rongga serbuk-udara-serbuk
8.228oC/W. Ini artinya nilai konduktivitas panas rongga serbuk kayu-udara-serbuk
kayu lebih tinggi dibanding rongga udara maupun rongga udara-serbuk kayuudara. Sebaliknya nilai hambat panas rongga serbuk kayu-udara-serbuk kayu lebih
rendah dibanding rongga udara maupun rongga udara-serbuk kayu-udara
Kata kunci : Konduktivitas panas, hambat panas.
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .........................................................................................
i
HALAMAN SOAL ..............................................................................................
ii
HALAMAN PERSETUJUAN .........................................................................
iii
HALAMAN PENGESAHAN ...........................................................................
iv
HALAMAN MOTTO .......................................................................................
v
KATA PENGANTAR .......................................................................................
vi
INTISARI ..........................................................................................................
viii
DAFTAR ISI ......................................................................................................
ix
DAFTAR GAMBAR .........................................................................................
xii
DAFTAR TABEL .............................................................................................
xiv
DAFTAR NOTASI ............................................................................................
xv
PENDAHULUAN ..............................................................................
1
1.1. Latar Belakang ...........................................................................
1
1.2. Batasan Masalah ........................................................................
2
1.3. Tujuan Penelitian .......................................................................
2
1.4. Manfaat Penelitian .....................................................................
3
1.5. Sistematika Penulisan ................................................................
3
BAB I I. LANDASAN TEORI ........................................................................
5
2.1. Tinjauan Pustaka ........................................................................
5
2.2. Pengertian Komposit ..................................................................
6
2.3. Klasifikasi Komposit..................................................................
8
BAB I.
ix
2.3.1. Komposit Serat (Fibrous Composites) .....................................
8
2.3.2. Komposit Lapis (Laminate Composites)..................................
10
2.3.3. Komposit Partikel (Particulate Composites) ...........................
13
2.4. Unsur Penyusun Komposit Serat (Fibraus Composite) ..............
15
2.4.1. Serat (Fibre) .............................................................................
16
2.4.2. Matriks .....................................................................................
17
2.5. Perpindahan Panas ......................................................................
20
2.5.1. Perpindahan Panas Konduksi ..................................................
21
2.5.2. Perpindahan Panas Konveksi ...................................................
24
2.5.3. Perpindahan Panas Radiasi .....................................................
25
BAB III. PELAKSANAAN PENGUJIAN ......................................................
29
3.1. Diagram Alir ..............................................................................
29
3.2. Penyiapan Pembuatan Benda Uji ...............................................
30
3.3. Pengujian Komposit ...................................................................
36
3.3.1. Hambat Panas ..........................................................................
36
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN................................
41
4.1. Hasil Penelitian ..........................................................................
41
4.1.1. Hasil Perhitungan Rata-rata Perkawat ......................................
41
4.1.1.a. Hasil Perhitungan Konduktivitas Panas Rata-rata Perkawat..
41
4.1.1.b. Hasil Perhitungan Hambat Panas Rata-rata Perkawat ...........
44
4.1.2. Analisis Perhitungan Untuk Komposit 3 Lapis dengan
Menjumlah dan Merata-rata TK, T1, T2, T3 dan t ....................
x
45
4.1.2.a.
Analisis
Perhitungan
Konduktivitas
Panas
Untuk
Komposit 3 Lapis Rongga Udara ............................................
46
4.1.2.b. Analisis Perhitungan Hambat Panas atau Tahanan Termal
BAB V.
pada Rata-rata Jumlah Semua Kawat......................................
47
4.2. Pembahasan ................................................................................
49
KESIMPULAN DAN SARAN .........................................................
53
5.1. Kesimpulan ................................................................................
53
5.2. Saran...........................................................................................
54
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1.
Pemakaian komposit pada Boeing 767 .......................................
5
Gambar 2.2.
Berbagai jenis komposit diperkuat serat .......................................
8
Gambar 2.3.
Susunan lapisan simetris ...............................................................
10
Gambar 2.4.
Lapisan asimetris .........................................................................
10
Gambar 2.5.
Susunan lapisan asimetris .............................................................
12
Gambar 2.6.
Susunan lapisan quasi isentropic...................................................
12
Gambar 2.7.
Dimensi benda pengujian tarik ....................................................
13
Gambar 2.8.
Potongan penampang balok .........................................................
13
Gambar 2.9.
Karakteristik kegagalan akibat beban impak ...............................
14
Gambar 2.10. Kurva tegangan-regangan komposit Matrik Failure Mode ..........
21
Gambar 2.11. Kurva tegangan-regangan komposit Matrik Failure Mode ..........
23
Gambar 3.1.
Diagram alir penelitian..................................................................
29
Gambar 3.2.
Serat nylon ....................................................................................
30
Gambar 3.3.
Polyester dan katalis......................................................................
30
Gambar 3.4.
Timbangan digital .........................................................................
31
Gambar 3.5.
Alat semprot ..................................................................................
31
Gambar 3.6.
Kompresor .....................................................................................
32
Gambar 3.7.
Cetakan untuk benda uji ................................................................
32
Gambar 3.8.
Alat bantu ......................................................................................
33
Gambar 3.9.
Komposit honeycomb serat nylon-polyester .................................
34
Gambar 3.10. Komposit honeycomb 3 lapis Spesimen Pertama ..........................
35
Gambar 3.11. Komposit honeycomb 3 Lapis Spesimen Kedua ...........................
35
xii
Gambar 3.12. Komposit honeycomb 3 Lapis Spesimen Ketiga ...........................
35
Gambar 3.13 . Distribusi Temperatur untuk Perpindahan Kalor yang Tetap .......
36
Gambar 3.14. Distribusi Perpindahan Kalor ........................................................
37
Gambar 3.15. Skema rangkaian alat uji panas .....................................................
37
Gambar 3.14. Alat uji panas .................................................................................
38
Gambar 3.14. Skema pencatatan suhu .................................................................
39
Gambar 4.1.
Grafik hubungan konduktivitas panas dengan variasi spesimen
komposit 3 lapis ............................................................................
Gambar 4.2.
Grafik hubungan konduktivitas panas dengan variasi spesimen
komposit 3 lapis dimana TK, T1, T2, T3, dan t dijumlah langsung
Gambar 43.
50
Grafik hubungan tahanan termal dengan variasi spesimen komposit
3 lapis ............................................................................................
Gambar 4.4.
49
51
Grafik hubungan tahanan termal dengan variasi spesimen komposit
3 lapis dimana TK, T1, T2, T3, dan t dijumlah langsung ................
xiii
51
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Klasifikasi dari berbagai macam jenis ....................................... 17
Tabel 2.2. Nilai Konduktivitas Termal beberapa Material Pada 00C .......... 24
Tabel 4.1. Hasil Perhitungan Sumber Panas Komposit 3 Lapis ................. 42
Tabel 4.2. Hasil Perhitungan Konduktivitas Panas Komposit 3 Lapis ....... 43
Tabel 4.3. Hasil Perhitungan Tahanan Termal Komposit 3 Lapis .............. 45
Tabel 4.4. Hasil Perhitungan Sumber Panas Jumlah Semua Kawat
Komposit 3 Lapis ...................................................................... 46
Tabel 4.5. Hasil Perhitungan Konduktivitas Panas Jumlah Semua Kawat
Komposit 3 Lapis ...................................................................... 47
Tabel 4.6. Hasil Perhitungan Tahanan Termal Jumlah Semua Kawat
Komposit 3 Lapis ...................................................................... 48
xiv
DAFTAR NOTASI
A = Luas (m2)
q = Laju perpindahan kalor (watt)
k
= Konduktivitas termal W/moC)
Rth = Tahanan termal (oC/W)
h = Koefisien perpindahan panas konveksi (W/moC)
İ
= Emisivitas
ı = Konstanta proporsionalitas (tetapan Stefan Bolzman), 5.669.10-8 W/m2 K4
xv
PENELITIAN ANGKA HAMBAT PANAS KOMPOSIT
HONEYCOMB SERAT SINTETIS – POLIESTER 3 LAPIS
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
oleh :
JULIANTO PURWAN RIYADI
NIM : D 200 010 028
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2007
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas Akhir ini telah disetujui oleh pembimbing dengan judul : “Penelitian
Angka Hambat Panas Komposit Honeycomb Serat Sintetis – Poliester 3 Lapis”,
untuk dipertahankan di hadapan Dewan Penguji sebagai syarat untuk memperoleh
gelar Sarjana (S-1) Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Nama
: JULIANTO PURWAN RIYADI
NIM
: D 200 010 028
Hari
: ……………..
Tanggal
: ……………..
Mengetahui,
Pembimbing Utama
Pembimbing Pendamping
(Ir. Ngafwan, MT)
(Marwan Effendy, MT)
iii
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir dengan judul : “ Penelitian Angka Hambat Panas Komposit
Honeycomb Serat Sintetis-Polyester 3 Lapis ”, telah disyahkan oleh Dewan
Penguji sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana (S-1) Teknik Mesin di
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta,
pada :
Nama
: JULIANTO PURWAN RIYADI
NIM
: D 200 010 028
Hari
: ……………..
Tanggal
: ……………..
Dewan Penguji :
Ketua
Sekretaris
Ir. Ngafwan, MT
Marwan Effendy,ST, MT
Anggota
(Nurmuntaha A. N., ST.)
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknik
Ketua Jurusan
(Ir. Sri Widodo, MT)
(Marwan Effendy, ST , MT)
iv
HALAMAN MOTTO
Katakanlah: “Jika kamu benar-benar mencintai ALLAH, ikutilah aku, niscaya
ALLAH mengasihi dan mengampuni dosa-dosamu“.ALLAH Maha Pengampun lagi
Maha Penyayang.
(QS.Ali Imron:31)
Maka apabila kamu telah selesai (dari suatu urusan), kerjakanlah dengan sungguhsungguh (urusan) yang lain.
(QS.Al Insyirah :7)
Rasulullah menasehatkan:
”Mintalah fatwa dari hatimu, Kebaikan itu adalah apa-apa yang tenteram jiwa
padanya dan tenteram pula dalam hati. Dan dosa itu adalah apa-apa yang syak
dalam jiwa dan ragu-ragu dalam hati, walaupun orang-orang memberikan fatwa
kepadamu dan mereka membenarkannya.”
(HR.Ahmad)
Sesungguhnya ilmu itu (didapat) dengan belajar, dan rasa murah hati dengan belajar
bermurah hati. Barang siapa menjaga diri dari keburukan dia akan dijaga
( Al Hadits)
Tugas yang tersedia lebih banyak dari waktu yang tersedia
( Al Bana )
Peluang adalah emas kesibukan adalah berkah, tidak dapat mengatur waktu adalah
bencana kehidupan yang besar
(Penulis)
Hari ini adalah impian lalu, Hari yang akan datang adalah impian saat ini, maka
Raihlah mimpimu dalam kenyataan kehidupan.
(Penulis )
Julianto Purwan Riyadi
D 200 010 028
v
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karuniaNYA yang telah terlimpahkan kepada penulis, sehingga Tugas Akhir ini dapat
terselesaikan dengan baik. Sholawat dan salam semoga selalu dilimpahkan kepada
Nabi Besar Muhammad SAW, beserta keluarga dan sahabat-sahabatnya, Amien.
Adapun Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan Sidang
Sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin,
Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapat bantuan
dari berbagai pihak secara moril maupun materiil. Oleh karena itu pada kesempatan
ini, penulis sampaikan rasa terimakasih yang tulus, kepada :
1. Bapak Ir Sri Widodo, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Marwan Effendy, ST, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Ir. Ngafwan, MT.,
membimbing,
mengarahkan,
selaku Dosen Pembimbing Utama
memberi petunjuk
yang telah
dalam penyusunan Tugas
Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar, serta ramah.
4. Bapak Marwan Effendy, ST, MT, selaku Dosen Pembimbing Pendamping yang
telah meluangkan banyak waktu untuk memberikan bimbingan dan arahan dalam
penyusunan Tugas Akhir ini dengan sangat baik, teliti, sabar serta ramah.
5. Bapak Nurmuntaha A. N., ST., selaku dosen penguji.
6. Bapak Waluyo Adi Siswanto Ir.,M.Eng.,Ph.D., selaku pembimbing akademik.
vi
7. Dosen Jurusan Mesin beserta Staf Tata Usaha Fakultas Teknik Mesin Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
8. Ayah bunda dan seluruh keluarga, yang dengan kesungguhan juga kerelaan serta
memberi dukungan baik moril maupun materiil di dalam penyusunan Tugas
Akhir ini.
9. Saudaraku keluarga besar Tapak Suci yang telah mengarahkanku menuju jalan
yang lebih baik.
10. Teman-teman BBSkost : Izru, Joko, Ahmat, Adi, Kusnandar, Udik,Gosong alias
siBleck, Pedro, mas Waluyo sekeluarga yang telah menemani selama ini.
11. Teman-teman seperjuangan : Budi Setyadi, mas Anjar, Mumun, Mamik, Nuning,
M.H, Andrea,Tatik, sukses selalu buat kalian.
12. Teman sejatiku yang membuat aku lebih bersemangat dalam hidup ini, semoga
Allah segera mempertemukan kita dalam barokah-Nya.
13. Teman-teman yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam pembuatan laporan
Tugas Akhir ini, yang disebabkan adanya keterbatasan-keterbatasan antara lain
waktu, dana, literayur dan pengetahuan yang dimiliki. Mohon maaf sebelum dan
sesudahnya, jika sekiranya terdapat kesalahan-kesalahan penulisan dalam Tugas
Akhir ini. Harapan penulis semoga Tugas Akhir ini bermanfaat khususnya bagi
penulis dan pihak lain yang membutuhkannya. Amin.
Surakarta,
Juli 2007
Julianto Purwan Riyadi
vii
INTISARI
Penelitian ini menjelaskan kajian tentang penelitian angka hambat panas
komposit honeycomb serat sintetis-polyester 3 lapis. Penelitian yang dilakukan
bertujuan untuk mengetahui angka hambat panas komposit honeycomb serat
sintetis-polyester ronggaudara, rongga udara-serbuk kayu-udara, dan rongga
serbuk kayu-udara-serbuk kayu, kemudian membandingkan nilai konduktivitas
termal dan hambat termal komposit dari ketiga spesimen tersebut.
Dalam penelitian ini diawali dengan membuat spesimen uji berupa
komposit honeycomb 3 lapis dari serat sintetis nilon dengan metrik resin
polyester. Spesimen diuji pada perangkat penguji dan dihubungkan pada unit
kontrol, pengujian dilakukan dengan media air diberi perlakuan panas pada air
dan spesimen diberi sekat berupa lempengan aluminium. Pengujian dilakukan
sebanyak 25 kali pada kawat 1-1 sampai dengan kawat 5-5 yang dipasang
didinding spesimen uji dengan jarak perkawat 0.1 m agar panas yang dialirkan
merata pada spesimen. Kondisi suhu ruangan juga harus dijaga tetap stabil supaya
pengujian dapat dimaksimalkan. Untuk variasi dilakukan pada rongga spesimen 3
lapis yaitu spesimen 1 (ronga berisi udara), spesimen 2 (rongga berisi udaraserbuk-udara), spesimen 3 (rongga berisi serbuk-udara-serbuk). Setelah spesimen
diuji, data diolah untuk mengetahui konduktivitas panas (kc) dan tahanan termal
(R).
Berdasarkan hasil pengujian didapatkan nilai konduktivitas panas rongga
udara 0.292W/moC, rongga udara-serbuk-udara 0.473W/moC, sedangkan nilai
konduktivitas panas rongga serbuk-udara-serbuk 0.487W/moC. Nilai hambat
panas rongga udara 13.934oC/W, nilai hambat panas rongga udara-serbuk-udara
8.701oC/W, sedangkan nilai hambat panas rongga serbuk-udara-serbuk
8.228oC/W. Ini artinya nilai konduktivitas panas rongga serbuk kayu-udara-serbuk
kayu lebih tinggi dibanding rongga udara maupun rongga udara-serbuk kayuudara. Sebaliknya nilai hambat panas rongga serbuk kayu-udara-serbuk kayu lebih
rendah dibanding rongga udara maupun rongga udara-serbuk kayu-udara
Kata kunci : Konduktivitas panas, hambat panas.
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .........................................................................................
i
HALAMAN SOAL ..............................................................................................
ii
HALAMAN PERSETUJUAN .........................................................................
iii
HALAMAN PENGESAHAN ...........................................................................
iv
HALAMAN MOTTO .......................................................................................
v
KATA PENGANTAR .......................................................................................
vi
INTISARI ..........................................................................................................
viii
DAFTAR ISI ......................................................................................................
ix
DAFTAR GAMBAR .........................................................................................
xii
DAFTAR TABEL .............................................................................................
xiv
DAFTAR NOTASI ............................................................................................
xv
PENDAHULUAN ..............................................................................
1
1.1. Latar Belakang ...........................................................................
1
1.2. Batasan Masalah ........................................................................
2
1.3. Tujuan Penelitian .......................................................................
2
1.4. Manfaat Penelitian .....................................................................
3
1.5. Sistematika Penulisan ................................................................
3
BAB I I. LANDASAN TEORI ........................................................................
5
2.1. Tinjauan Pustaka ........................................................................
5
2.2. Pengertian Komposit ..................................................................
6
2.3. Klasifikasi Komposit..................................................................
8
BAB I.
ix
2.3.1. Komposit Serat (Fibrous Composites) .....................................
8
2.3.2. Komposit Lapis (Laminate Composites)..................................
10
2.3.3. Komposit Partikel (Particulate Composites) ...........................
13
2.4. Unsur Penyusun Komposit Serat (Fibraus Composite) ..............
15
2.4.1. Serat (Fibre) .............................................................................
16
2.4.2. Matriks .....................................................................................
17
2.5. Perpindahan Panas ......................................................................
20
2.5.1. Perpindahan Panas Konduksi ..................................................
21
2.5.2. Perpindahan Panas Konveksi ...................................................
24
2.5.3. Perpindahan Panas Radiasi .....................................................
25
BAB III. PELAKSANAAN PENGUJIAN ......................................................
29
3.1. Diagram Alir ..............................................................................
29
3.2. Penyiapan Pembuatan Benda Uji ...............................................
30
3.3. Pengujian Komposit ...................................................................
36
3.3.1. Hambat Panas ..........................................................................
36
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN................................
41
4.1. Hasil Penelitian ..........................................................................
41
4.1.1. Hasil Perhitungan Rata-rata Perkawat ......................................
41
4.1.1.a. Hasil Perhitungan Konduktivitas Panas Rata-rata Perkawat..
41
4.1.1.b. Hasil Perhitungan Hambat Panas Rata-rata Perkawat ...........
44
4.1.2. Analisis Perhitungan Untuk Komposit 3 Lapis dengan
Menjumlah dan Merata-rata TK, T1, T2, T3 dan t ....................
x
45
4.1.2.a.
Analisis
Perhitungan
Konduktivitas
Panas
Untuk
Komposit 3 Lapis Rongga Udara ............................................
46
4.1.2.b. Analisis Perhitungan Hambat Panas atau Tahanan Termal
BAB V.
pada Rata-rata Jumlah Semua Kawat......................................
47
4.2. Pembahasan ................................................................................
49
KESIMPULAN DAN SARAN .........................................................
53
5.1. Kesimpulan ................................................................................
53
5.2. Saran...........................................................................................
54
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1.
Pemakaian komposit pada Boeing 767 .......................................
5
Gambar 2.2.
Berbagai jenis komposit diperkuat serat .......................................
8
Gambar 2.3.
Susunan lapisan simetris ...............................................................
10
Gambar 2.4.
Lapisan asimetris .........................................................................
10
Gambar 2.5.
Susunan lapisan asimetris .............................................................
12
Gambar 2.6.
Susunan lapisan quasi isentropic...................................................
12
Gambar 2.7.
Dimensi benda pengujian tarik ....................................................
13
Gambar 2.8.
Potongan penampang balok .........................................................
13
Gambar 2.9.
Karakteristik kegagalan akibat beban impak ...............................
14
Gambar 2.10. Kurva tegangan-regangan komposit Matrik Failure Mode ..........
21
Gambar 2.11. Kurva tegangan-regangan komposit Matrik Failure Mode ..........
23
Gambar 3.1.
Diagram alir penelitian..................................................................
29
Gambar 3.2.
Serat nylon ....................................................................................
30
Gambar 3.3.
Polyester dan katalis......................................................................
30
Gambar 3.4.
Timbangan digital .........................................................................
31
Gambar 3.5.
Alat semprot ..................................................................................
31
Gambar 3.6.
Kompresor .....................................................................................
32
Gambar 3.7.
Cetakan untuk benda uji ................................................................
32
Gambar 3.8.
Alat bantu ......................................................................................
33
Gambar 3.9.
Komposit honeycomb serat nylon-polyester .................................
34
Gambar 3.10. Komposit honeycomb 3 lapis Spesimen Pertama ..........................
35
Gambar 3.11. Komposit honeycomb 3 Lapis Spesimen Kedua ...........................
35
xii
Gambar 3.12. Komposit honeycomb 3 Lapis Spesimen Ketiga ...........................
35
Gambar 3.13 . Distribusi Temperatur untuk Perpindahan Kalor yang Tetap .......
36
Gambar 3.14. Distribusi Perpindahan Kalor ........................................................
37
Gambar 3.15. Skema rangkaian alat uji panas .....................................................
37
Gambar 3.14. Alat uji panas .................................................................................
38
Gambar 3.14. Skema pencatatan suhu .................................................................
39
Gambar 4.1.
Grafik hubungan konduktivitas panas dengan variasi spesimen
komposit 3 lapis ............................................................................
Gambar 4.2.
Grafik hubungan konduktivitas panas dengan variasi spesimen
komposit 3 lapis dimana TK, T1, T2, T3, dan t dijumlah langsung
Gambar 43.
50
Grafik hubungan tahanan termal dengan variasi spesimen komposit
3 lapis ............................................................................................
Gambar 4.4.
49
51
Grafik hubungan tahanan termal dengan variasi spesimen komposit
3 lapis dimana TK, T1, T2, T3, dan t dijumlah langsung ................
xiii
51
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Klasifikasi dari berbagai macam jenis ....................................... 17
Tabel 2.2. Nilai Konduktivitas Termal beberapa Material Pada 00C .......... 24
Tabel 4.1. Hasil Perhitungan Sumber Panas Komposit 3 Lapis ................. 42
Tabel 4.2. Hasil Perhitungan Konduktivitas Panas Komposit 3 Lapis ....... 43
Tabel 4.3. Hasil Perhitungan Tahanan Termal Komposit 3 Lapis .............. 45
Tabel 4.4. Hasil Perhitungan Sumber Panas Jumlah Semua Kawat
Komposit 3 Lapis ...................................................................... 46
Tabel 4.5. Hasil Perhitungan Konduktivitas Panas Jumlah Semua Kawat
Komposit 3 Lapis ...................................................................... 47
Tabel 4.6. Hasil Perhitungan Tahanan Termal Jumlah Semua Kawat
Komposit 3 Lapis ...................................................................... 48
xiv
DAFTAR NOTASI
A = Luas (m2)
q = Laju perpindahan kalor (watt)
k
= Konduktivitas termal W/moC)
Rth = Tahanan termal (oC/W)
h = Koefisien perpindahan panas konveksi (W/moC)
İ
= Emisivitas
ı = Konstanta proporsionalitas (tetapan Stefan Bolzman), 5.669.10-8 W/m2 K4
xv