Kelompok 9 Modul 2 Perpan 1 [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM MS3133 PERPINDAHAN PANAS DAN MASA Modul 2 Free Convection



DISUSUN OLEH : Nanda Discha Ahmad



(120170109)



Galang Anugrah S



(120170130)



Paulus Siahan



(120170131)



Okta Azmi Putra



(120170110)



Vrendi Azzam P



(120170120)



LABORATORIUM KONVERSI ENERGI PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA 2022



Kementerian Riset, Teknologi dan Pendidikan Tinggi INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA Jalan Terusan Ryacudu, Desa Way Hui, Kecamatan Jati Agung, Lampung Selatan 35365 Telepon:(0721) 8030188, Email: [email protected] , Website: http://www.itera.ac.id



LEMBAR ASISTENSI Nama Anggota : Nanda Discha Ahmad (120170109)



Kelompok



Galang Anugrah S



(120170130)



Paulus Siahan



(120170131)



Okta Azmi Putra



(120170110)



Vrendi Azzam Pratama



(120170120)



9



Modul



: 2 (Free Convection) NO



TANGGAL



KETERANGAN



PARAF



BAB I PENDAHULUAN



A. Latar Belakang Perpindahan panas dapat didefinisikan sebagai berpindahnya energi dari satu daerah ke daerah lainnya sebagai akibat dari beda suhu antara daerah-daerah tersebut dari temperatur fluida yang lebih tinggi ke fluida lain yang memiliki temperatur lebih rendah. Menurut P. Incopera Perpindahan panas pada umumnya dibedakan menjadi tiga cara perpindahan panas yang berbeda : konduksi, konveksi, dan radiasi. Konveksi adalah proses transport energi dengan kerja gabungan dari konduksi panas, penyimpanan dan gerakan dari fluida. Perpindahan panas konveksi diklasifikasikan dalam konveksi bebas (free convection) dan konveksi paksa (forced convection). Konveksi paksa yang terjadi pada permukaan suatu benda merupakan bagian dalam perpindahan panas konveksi untuk aliran luar atau disebut dengan external flow dimana yang diamati adalah pengaruh dari aliran yang terjadi kontak dengan permukaan benda. Aplikasi perpindahan panas dapat kita jumpai dalam berbagai bidang keteknikan diantaranya seperti pada industry permesinan, pesawat terbang system permesinan dan system pendinginan. Pada pengaplikasiannya mekanisme yang digunakan selalu melibatkan tiga mekanisme perpindahan panas yaitu perpindahan panas konduksi, konveksi dan radiasi. Mekanisme perpindanhan panas pada plat datar merupakan salah satu dari berbagai jenis penampang yang paling sering digunakan. Forced convection adalah mekanisme atau jenis transportasi panas dimana gerakan fluida yang dihasilkan oleh sumber eksternal (seperti pompa, kipas angin, alat penghisap, dll). Ini harus dipertimbangkan sebagai salah satu metode utama perpindahan panas berguna sebagai sejumlah besar panas dapat



diangkut sebagai sangat efisien dan mekanisme ini ditemukan sangat umum dalam kehidupan sehari-hari, termasuk pemanas sentral AC, turbin uap dan mesin lainnya. Konveksi paksa sering dihadapi oleh para insinyur merancang atau menganalisis penukar panas, aliran pipa, dan aliran atas piring pada suhu yang berbeda dari aliran.



B. Tujuan Praktikum Adapun tujuan dari percobaan yang akan dilakukan pada praktikum kali iniyaitu adalah 1. Dapat merangkai dan mengoperasikan peralatan free and force convection. 2. Mengenal dan memahami komponen-komponen peralatan free and force convection beserta fungsinya. 3. Dapat memahami fenomena fisik perpindahan panas konveksi paksa. 4. Untuk mengetahui karakteristik sesungguhnya proses perpindahan panas konveksi paksa.



BAB II TINJAUAN PUSTAKA



A. Perpindahan Panas Perpindahan panasa dalah salah satu dari disiplin ilmu teknik termal yang mempelajari cara menghasilkan panas, menggunakan panas, mengubah panas, dan menukarkan panas diantara sistem fisik. Konveksi adalah perpindahan panas antara permukaan padat yang berbatasan dengan fluida yang mengalir, fluida dapat berupa cair maupun gas. Syarat utama mekanisme perpindahan panas konveksi adalah adanya aliran fluida. Panas adalah salah satu bentuk energi yang dapat dipindahkan dari suatu tempat ketempat lain, tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan samasekali. Dalam suatu proses, panas dapat mengakibatkan terjadinya kenaikan suhu suatu zat dan atau perubahan tekanan, reaksi kimia dan kelistrikan. Proses terjadinya perpindahan panas dapat dilakukan secara langsung, yaitu fluida yang panas akan bercampur secara langsung dengan fluida dingin tanpa adanya pemisah dan secara tidak langsung, yaitu bila diantara fluida panas dan fluida dingin tidak berhubungan langsung tetapi dipisahkan oleh sekat-sekat pemisah. Perpindahan panas (heat transfer) merupakan disiplin ilmu yang mempelajari bagaimana panas dapat berpindah dari suatu benda ke benda lainnya melalui berbagai macam medium perambatan. Panas dapat berpindah dari suatu tempat ke tempat lain akibat adanya perbedaan suhu. Dalam ilmu perpindahan panas, dikenal 3 (tiga) proses perpindahan panas dilihat dari medium perambatannya, yaitu konduksi, konveksi dan radiasi. (Burhan, 2014) Konveksi adalah perpindahan panas melalui aliran yang zat perantaranya berpindah. Jika partikel berpindah dan mengakibatkan ka;or merambat, terjadilah konevksi. Konveksi terjadi pada zat cair dan gas. Fenomena



perpindahan pada konveksi terdiri dari dua mekanisme yaotu perpindahan energi sebagai akibat dari pergerakkan molecular acak dan energo yang di pindahkan seacara makroskopik dari fluida Definisi paling sederhana dan umum dari perpindahan panas adalah perpindahan panas terjadi akibat dari perbedaan temperatur. Proses perpindahan panas ini terjadi dengan berbagai cara. Jika ada perbedaan temperatur di dalam media diam (cair atau padat) digunakan istilah konduksi untuk menunjukkan perpindahan panas yang terjadi melintasi media. Istilah konveksi untuk menunjukkan perpindahan panas yang terjadi antara permukaan dan fluida yang bergerak ketika berada pada perbedaan temperatur. Istilah radiasi untuk menunjukkan perpindahan panas akibat suatu permukaan pada temperatur tertentu yang memancarkan energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Oleh karena itu, tanpa adanya media, akan terjadi perpindahan panas secara radiasi antara dua permukaan yang berada pada perbedaan temperatur. Secara umum ada tiga cara perpindahan panas yang berbeda yaitu konduksi (conduction; dikenal dengan istilah hantaran), radiasi (radiation) dan konveksi (convection; dikenal dengan istilah ilian). Jika kita berbicara secara tepat, maka hanya konduksi dan radiasi dapat digolongkan sebagai proses perpindahan panas, karena hanya kedua mekanisme ini yang tergantung pada beda suhu. Sedang konveksi, tidak secara tepat memenuhi definisi perpindahan panas, karena untuk penyelenggaraanya bergantung pada transport massa mekanik pula. Tetapi karenakonveksi juga menghasilkan pemindahan energi dari daerah yang bersuhu lebih tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah, maka istilah“perpindahan panas dengan cara konveksi” telah diterima secara umum Perpindahan panas adalah ilmu yang mempelajari tentang laju perpindahan panas di antara material atau benda karena adanya perbedaan suhu (panas dan dingin). Perpindahan kalor tidak akan terjadi pada sistem yang memiliki temperatur sama, Perbedaan temperatur menjadi daya tarik penggerak untuk terjadinya perpindahan kalor, Sama dengan perbedaan kalor terjadi dari suatu sistem yang memiliki temperatur yang lebih tinggi ke tempat yang lebih



rendah. Keseimbangan pada masing-masing sistem terjadi ketika sistem memiliki temperatur yang sama. Perpindahan kalor dapat berlangsung dengan tiga carayaitu: 1. Perpindahan kalor konveksi 2. Perpindahan kalor konduksi. 3. Perpindahan kalor radiasi.



B. Konveksi Konveksi terjadi ketika aliran atau fluida (gas atau cairan) membawa panas bersama dengan aliran materi.Aliran fluida dapat terjadi karena proses eksternal,



seperti



gravitasi



atau



gaya



apung



akibat



energi



panas



mengembangkan volume fluida. Konveksi paksa terjadi ketika fluida dipaksa mengalir menggunakan pompa, kipas, atau cara mekanis lainnya. Panas atau kalor adalah energi yang berpindah akibat perbedaan suhu, dimana panas bergerak dari daerah bersuhu tinggi ke daerah bersuhu



rendah.



Setiap



benda memiliki energi dalam yang berhubungan dengan gerak acak dari atomatom atau molekul penyusunnya. Energi dalam ini berbanding lurusterhadap suhu benda, ketika dua benda dengan suhu berbeda berdekatan, maka akan bertukar energy internal sampai suhu kedua benda tersebut seimbang. Material dengan nilai konduktivitas tinggi maka daya hantarnya semakin bagus sedangkan material dengan konduktivitas yang rendah maka daya hantarnya semakin berkurang sehingga lebih cocok sebagai isolator (Rimpassa, 2019) Konveksi adalah pengangkutan kalor oleh gerak dari zat yang dipanaskan, Proses perpindahan panas kalor secara alami atau konveksi merupakan suatu fenomena permukaan. Proses konveksi hanya terjadi di permukaan benda. Jadi di dalam proses ini struktur bagian dalam bahan kurang penting, karena keadaan permukaan dan keadaan sekelilingnya serta kedudukan pembukaan itu adalah yang utama. Lazimnya keadaan seimbang termodinamik di dalam bahan akibat proses produksi suhu permukaan dan akan berbeda dari suhu



kelilingnya. Konveksi untuk menunjukkan pada perpindahan panas yang akan terjadi antara permukaan dan fluida yang bergerak ketika mereka berada pada perbedaan temperatur. Perpindahan panas konveksi terdiri dari dua mekanisme yaitu perpindahan energi sebagai akibat dari pergerakan molekular acak dan ada juga energi yang dipindahkan oleh pergerakan secara microskopis dari fluida. Perpindahan panas konveksi yang terjadi antara fluida yang bergerak dan batas permukaan, ketika keduanya berada pada temperatur yang berbeda. (Walujodjati,2006)



Gambar 2.1. Pengembangan Lapisan Batas Dalam Perpindahan Panas Konveksi (Sumber : Buku Perpindahan Panas)



Perpindahan energy dari suatu permukaan yang temperaturenya di atas temperaturnya di atas temperature sekitarnya dan angkutan energy. Karena terjadinya dalam arah gradient temperature sebagai akibat gerakan massa partikel-partikel zat yang mengalir. Konveksi adalah bentuk dari transfer energi diantara permukaan padat dan fluida yang bergerak dan terkandung efek kombinasi konduksi dan fluida bergerak. 𝑞 = ℎ. 𝐴. ∆𝑡 ............................................................ (1) Keterangan: q = Laju perpindahan panas konveksi (W) h = Koefisien perpindahan panas konveksi(W/m2K)



A = Luas penampang (m2) ∆T = Perubahan atau perbedaan temperature (℃)



1. Konveksi Bebas Konveksi alamai terjadi karena fluida mengalami proses pemanasan. Berubah densitasnya dan bergerak naik. Gerakan fluida dalam konveksi alami, baik fluida itu gas maupun zat cair terjadi kerana gaya apung yang dialami apabila densitas fluida di dekat permukaan perpindahan kalor berkurang sebagai akibat proses pemanasan dengan bahasa yang lebih sederhana, komveksi alami merupakan proses perpindahan panas yang disebebabkan oleh beda tempratur dan beda rapat saja dan tidak ada hanya dari luar yang mendorongnya. Konveksi bebas atau alamiah adalah perpindahan panas



yang



disebabkan oleh beda suhu danbeda raport saja dan tidak ada tenaga dari luar yang mendorongnya, contohnya seperti aliran udara melintasi radiator panas panas dibiarkan berada di luar udara sekitar tanpa adanya sumber gerakan dari luar. 2. Konveksi Paksa Konnveksi Paksa Konveksi paksa adalah gerakan fluida disebabkan oleh adanya gaya luar yang bekerja pada fluida melewati suatu permukaan pada temperatur yang lebih tinggi atau lebih rendah dari fluida tersebut. Karena kecepatan fluida pada konveksi paksa lebih besar dari konveksi bebas. (Sary, 2016). Proses konveksi paksa pada pengeringan kopi ini yaitu udara panas di paksa masuk dari ruang bakar menuju ruang pengering yang bertujuan untuk mempercepat waktu pengeringan dan mengoptimalkan hasil pengeringan (Sary, 2016). Konveksi paksa adalah perpindahan panas yang aliran gas atau cairan



yang disebabkan adanya tenaga dari luar, contohnya seperti pola panas dihembus udara dengan blower. Konveksi adalah perpindahan panas yang terjadi antara permukaan padat dengan fluida yang mengalir di sekitarnya, dengan menggunakan media penghantar berupa fluida(cairan/gas).



C. Konduksi Konduksi adalah perpindahan kalor melalui zat penghantar tanpa disertai perpindahan bagian-bagian zat itu. Perpindahan kalor dengan cara konduksi pada umumnya terjadi pada zat padat. Suatu zat dapat menghantar kalor disebut konduktor, seperti berbagai jenis logam. Sedangkan zat penghantar kalor yang buruk disebut isolator, pada umumnya benda-benda non logam. Contoh konduksi adalah memanaskan batang besi di atas nyala api. Apabila salah satu ujung besi dipanaskan, kemudian ujung yang lain dipegang, maka semakin lama ujung yang dipegang semakin panas. Hal ini menunjukkan bahwa kalor atau panas berpindah dari ujung besi yang dipanaskan ke ujung besi yang dipegang. (Kusuma, 2017)



Gambar 2.2. Perpindahan Panas Konduksi (Sumber : Buku Perpindahan Panas)



Konduksi juga dapat didefinisikan sebagai perpindahan kalor dari suatu daerah yang memiliki temperatur lebih tinggi ke daerah yang memiliki temperature lebih rendah di dalam suatu medium (padat, cair, atau gas) atau antara medium yang berlainan kontak fisik secara langsung. Pada aliran kalor



secara konduksi, molekul-molekul pada daerah bertemperatur tinggi akan memindahkan bagian dari energi yang dimilikinya kepada molekul–molekul bertemperatur rendah. Perpindahan energi tersebut dapat berlangsung dengan tumbukan elastis (elasticimpact), misalnya dalam fluida atau dengan difusi dari elektron-elektron yang bergerak lebih cepat dari daerah yang bertemperatur tinggi ke daerah yang bertemperatur lebih rendah misalnya pada logamlogam. Perpindahan kalor induksi pada ahkirnya akan menuju kesetimbangan temperature



D. Radiasi Berlainan



dengan



mekanisme



konduksi



dan



konveksi,



dimana



perpindahan energi terjadi melalui bahan antara, kalor juga dapat berpindah melalui daerah-daerah hampa. Mekanismenya adalah sinaran atau radiasi electromagnet



Gambar 2.3. Perpindahan Panas Secara Radiasi (Pancaran) (Sumber: Buku Bahan ajar perpindahan panas I HMKK 435) Proses perpindahan panas mengalir dari benda yang bertemperatur tinggi ke benda bertemperatur lebih rendah bila benda tersebut terpisah di dalam ruang. Energy radiasi bergerak dengan kecepatan 3 × 108 𝑚/𝑠 dan gejala-gejalanya sepertti menyerupai radiasi cahaya. Perpindahan panas radiasi adalah perpindahan panas yang terjadi tanpa melalui media perantara (padat dan fluida). Persamaan untuk mencari perpindahan panas radiasi adalah sebagai berikut



𝑞𝑟𝑎𝑑 = 𝜖 𝐴 𝜎 (𝑇4 − 𝑇4 ) ..................................... (2) 𝑠



𝑠𝑢𝑟



Keterangan: qrad = Laju perpindahan panas radiasi (W) 𝜀



= Emvitas bahan



A = Luas Permukaan (m2) 𝜎 = Konstantan Stefan – Boltzman (5,67 x 10-8 W/m2k4) Ts = Temperatur permukaan (K) Tsur = Temperatur lingkungan (K)



E. Mekanisme Perpindahan Konveksi Mekanisme perpindahan kalor konveksi (gambar 4) adalah kombinasi antara perpindahan kalor konduksi dan perpindahan massa atau partikel fluida. Pada daerah aliran yang sangat dekat dengan permukaan terdapat daerah aliran yang dipengaruhi oleh perubahan kecepatan yang disebut daerah lapis batas (boundary layer). Dalam daerah ini terdapat lapisan partikel-partikel yang mengmpel diam pada permukaan , :sehingga akan teradi perpindahan kalor secara konduksi dan mengakibatkan kenaikan tingkat energi partikel tersebut.,Di atas lapisan partikel yang diam ini terdapat lapisan partikel-partikel yang bergerak menurut garis lintasan aliran yang kecepatan U2 karena ada perbedaan tingakt energi terhadap partikel-pertikelrdi bawahnya maka akan terjadi perpindahan kalor konduksi, dan tingkat energinya menjaadi E2. Dengan demikian'partikel-paetikel fluida ini sambil bergerak akan membawa energi. Karena partikel-partikel pada lapisan di atasnya mempunyai tingkat enrcrgi yang lebih rendah, maka berlangsung juga perpindahan kalor konduksi yang mengakibatkan partikel- partikel fluida mempunyai tingkat energi E3. Demikian seterusnya sehingga dapat disimpulkan bahwa terdapat kombinasi antara perpindahan kaloi-secara konduksi danFmeka perpindahan seperti melalui massa



yang bergerak.



F. Konduktivitas Thermal (Daya Hantar Panas) Konduksi thermal merupakan sifat dari sautu bahan yang menunjukkan seberapa cepat bahan tersebut dapat menghantarkan panas. Konduksi thermal pada umumnya dianggap tetap namum sebenarnya nilai k dipengaruhi oleh faktor suhu (T). konduktor merupakan bahan yang memiliki konduktivitas yang baik contonya seperti logam, sedangkan isolator merupakan bahan yang memiliki konduktivitas yang buruk contohnya seperti asbes. Bahan yang memiliki konduktivitas termal besar merupakan konduktor yang baik dan sebaliknya bahan yang memiliki konduktivitas kecil merupakan konduktor yang jelek. Pada tabel dibawah ini diberikan nilai untuk berbagai bahan Konduktivitas termal dapat didefinisikan sebagai ukuran kemampuan bahan untuk menghantarkan panas. Konduktivitas termal adalah sifat bahan dan menunjukkan jumlah panas yang mengalir melintasi satu satuan luas jika gradien suhunya satu. Bahan yang mempunyai konduktivitas termal yang tinggi dinamakan konduktor, sedangkan bahan yang konduktivitas termalnya rendah disebut isolator. Konduktivitas termal berubah dengan suhu, tetapi dalam banyak soal perekayasaan perubahannya cukup kecil untuk diabaikan. Nilai angka konduktivitas termal menunjukkan seberapa cepat kalor mengalir dalam bahan tertentu. Makin cepat molekul bergerak, makin cepat pula ia mengangkut energi. Jadi konduktivitas termal bergantung pada suhu. Pada pengukuran konduktivitas termal mekanisme perpindahannya dengan cara konduksi.



Gambar 2.4. Laju aliran kalor (Sumber: Buku Bahan ajar perpindahan panas I HMKK 435)



𝑞 = −𝜆 . 𝐴 . 𝑑𝑇 𝑑𝑎𝑛 𝑞 = 𝐸 ......................................(3) 𝑑𝑡 Keterangan :



𝐴𝑥𝑡



𝑞 : Laju aliran panas tiap satuan luas A tiap satuan waktu t 𝐸 : Energi 𝐴 : Luas penampang lintang sampel 𝑇 : Suhu λ ∶Konduktivitas termal t : Waktu G. Heat Exchanger Alat penukar panas (heat exchanger) adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan panas antara dua buah fluida atau lebih yang memiliki perbedaan temperature yaitu fluida yang bertemperatur tinggi kefluida yang bertemperatur rendah. Perpindahan panas teesebut baik secara langsung maupun secara tidak langsung. Pada kebanyakan sistem kedua fluida ini tidak mengalami kontak langsung. Kontak langsung alat penukar kalor terjadi sebagai contoh pada gas kalor yang terfluidisasi dalam cairan dingin untuk meningkatkan temperatur cairan atau mendinginkan gas. Alat penukar panas banyak digunakan pada berbagai instalasi industri, antara lain pada : boiler, kondensor, cooler, cooling tower. Sedangkan pada kendaraan kita dapat menjumpai radiator yang fungsinya pada dasarnya adalah sebagai alat penukar panas. Tujuan perpindahan panas tersebut di dalam proses industri diantaranya adalah : 1. Memanaskan atau mendinginkan fluida hingga mencapai temperature tertentu yang dapat memenuhi persyaratan untuk proses selanjutnya, seperti pemanasan reaktan atau pendinginan produk dan lain-lain. 2. Mengubah keadaan (fase) fluida : destilasi, evaporasi, kondensassi dan lain-lain.



BAB III METODOLOGI PRAKTIKUM



A. Alat dan Bahan Adapun alat dan bahan yang digunakan pada praktikum kali ini adalahsebagai berikut : 1. Mesin Free And Force Convection



Gambar 3.1. Mesin Free And Force Convection ( Sumber: Laboratorium Konveksi Energi )



2. Flat Plate



Gambar 3.2. Flat Plate ( Sumber: Laboratorium Konveksi Energi )



3. Pinned Surface



Gambar 3.3. Pinned Surface ( Sumber: Laboratorium Konveksi Energi )



4. Finned Surface



Gambar 3.4. Finned Surface ( Sumber: Laboratorium Konveksi Energi )



5. Stopwatch



Gambar 3.5. Stopwatch ( Sumber: Laboratorium Konveksi Energi )



6. Anemometer



Gambar 3.6. Anemometer ( Sumber: Laboratorium Konveksi Energi )



7. Fan



Gambar 3.7. Fan ( Sumber: Laboratorium Konveksi Energi )



B. Prosedur Percobaan Untuk memudahkan penggunaan peralatan ini diperlukan prosedur percobaan yang baku guna mendapatkan data pengamatan yang akurat. Adapun tahapannya adalah sebagai berikut: 1. Menyalakan perangkat computer (PC). 2. Menjalankan software VDAS (Klik dua kali pada icon VDAS). 3. Memasang permukaan perpindahan panas yang telah ditentukan (Finned



dan Pinned ). 4. Menghidupkan mesin dengan menekan tombol power mesin yang terletak di belakang mesin. 5. Menghidupkan power heater dengan menekan tombol power mesin yang terletak di depan mesin 6. Menjalankan program VDAS Menekan “start”. 7. Mengatur power heater hingga mencapai 10 Watt (yang telah ditentukan). 8. Menunggu hingga pembacaan temperatur stabil (15menit). 9. Menghidupakan fan dengan memutar fan searah jaru jam sebesar 2m.s-1 (yang telah ditentukan). 10. Mencatat perubahan temperatur dengan interval 30 sekon selama 600 s dengan cara menekan “record data” 11. Mematikan fan dengan memutar fan berlawanan arah jarum jam hingga pembacaan flow rate 0. 12. Mengulangi percobaan 7-11 dengan mengganti permukaan kerja perpindahan panas (Finned dan Pinned) dan variasi power heater. 13. Mengatur power heaer hingga nol kemudian mematikan power heater,Bila telah selesai. 14. Mematikan power mesin dan PC.



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN



A. Hasil Perhitungan Dari praktikum ini mendapatkan data awal dan juga hasil perhitungan,sebagai berikut: Tabel 4.1. Data Hasil Praktikum Untuk Surface Finned 2 m/s Power : 10 Watt Head Transfer Surface : Finned q Time T1 T2 T3 T2No Tm (Watt) (s) (inlet) (Surface) (out) T1 1 10 30 30 36 30,4 6 13,3497 2 10 60 30 37 30,4 7 15,6531 3 10 90 30 38 30,4 8 17,9562 4 10 120 30 38,9 30,4 8,9 20,029 5 10 150 30 39,7 30,5 9,7 21,7544 6 10 180 30 40,4 30,4 10,4 23,4834 7 10 210 30 41,1 30,5 11,1 24,9786 8 10 240 30 41,1 30,4 11,1 25,0954 9 10 270 30 41,8 30,5 11,8 26,5907 10 10 300 30 42,4 30,5 12,4 27,9725 11 10 330 29,9 43 30,6 13,1 29,3506 12 10 360 30 43,4 30,6 13,4 30,1586 13 10 390 29,9 43,8 30,6 13,9 31,1931 14 10 420 29,9 44,3 30,9 14,4 31,9921 15 10 450 30 44,7 30,9 14,7 32,8009 16 10 480 29,9 45,2 30,9 15,3 34,0653 17 10 510 30 45,5 30,8 15,5 34,7609 18 10 540 29,9 45,8 30,9 15,9 35,4473 19 10 570 29,9 46,2 31 16,3 36,251 20 10 600 29,9 46,5 31,1 16,6 36,8241



Hc (W/m2.K) 66,88219504 57,04041177 49,72409534 44,57830565 41,04269093 38,02084665 35,74484557 35,57857389 33,57779254 31,91914959 30,42042155 29,60539988 28,62355746 27,90865512 27,22048447 26,21017264 25,68567346 25,1882642 24,62988349 24,24655298



Tabel 4.2. Data Hasil Praktikum Untuk Surface Pinned 2 m/s Power : 10 Watt Head Transfer Surface : Pinned q Time T1 T2 T3 T2No Tm (Watt) (s) (inlet) (Surface) (out) T1 1 10 30 28,9 33,9 29,1 5 11,2811 2 10 60 29 33,11 29,1 4,11 9,34802 3 10 90 28,9 34,5 29,1 5,6 12,6628 4 10 120 29 35,2 29,2 6,2 14,0445 5 10 150 29 35,7 29,3 6,7 15,0793 6 10 180 29 36,2 29,3 7,2 16,2308 7 10 210 29 36,7 29,4 7,7 17,2653 8 10 240 29 37,1 29,5 8,1 18,0692 9 10 270 29 37,5 29,7 8,5 18,7545 10 10 300 29 37,9 29,7 8,9 19,6761 11 10 330 29 38,3 30 9,3 20,2409 12 10 360 29 38,6 30,1 9,6 20,8127 13 10 390 29,1 38,9 30,1 9,8 21,3934 14 10 420 29,1 39,3 30,5 10,2 21,8349 15 10 450 29,1 39,5 30,6 10,4 22,1751 16 10 480 29,2 39,9 30,8 10,7 22,7459 17 10 510 29,2 40,1 30,9 10,9 23,0857 18 10 540 29,2 40,4 31 11,2 23,6561 19 10 570 29,2 40,7 31,1 11,5 24,2265 20 10 600 29,2 40,9 31,2 11,7 24,5658



Hc (W/m2.K) 79,14628107 95,51293978 70,51012135 63,5733889 59,21079975 55,01013599 51,71398449 49,41326178 47,60755488 45,37774778 44,11147873 42,8996001 41,73518173 40,89126251 40,26388848 39,25356326 38,67577237 37,74313942 36,8546087 36,34559262



Tabel 4.3.Data hasil praktikum untuk Surface Finned 2m/s Power : 15 Watt Head Transfer Surface : Finned q Time T1 T2 T3 T2No Tm (Watt) (s) (inlet) (Surface) (out) T1 1 15 30 29,9 50,2 31,3 20,3 45,1115 2 15 60 29,9 51 31,3 21,1 46,9543 3 15 90 29,9 51,9 31,4 22 48,9096 4 15 120 29,9 52,6 31,5 22,7 50,4042 5 15 150 29,9 53,3 31,6 23,4 51,8987 6 15 180 29,9 53,7 31,7 23,8 52,702 7 15 210 29,9 54,2 31,8 24,3 53,7357 8 15 240 29,8 54,7 31,9 24,9 54,8812 9 15 270 29,8 55,2 32,1 25,4 55,7958 10 15 300 29,8 55,5 32,1 25,7 56,4871 11 15 330 29,8 55,9 32,2 26,1 57,29 12 15 360 29,6 55,9 32,2 26,3 57,5127 13 15 390 29,6 56,5 32,2 26,9 58,8955 14 15 420 29,8 57,3 32,4 27,5 60,2782 15 15 450 29,8 57,5 32,5 27,7 60,62 16 15 480 29,7 57,8 32,5 28,1 61,4226 17 15 510 29,7 58,1 32,5 28,4 62,114 18 15 540 29,7 58,5 32,7 28,8 62,7973 19 15 570 29,7 58,8 33 29,1 63,1298 20 15 600 30,1 59,1 33,2 29 63,1387



Hc (W/m2.K) 29,68836136 28,52317838 27,38287479 26,57092793 25,80576961 25,41240791 24,92358219 24,40338016 24,00334049 23,70958808 23,37732217 23,28678012 22,74004451 22,2184135 22,09313512 21,80443179 21,56172261 21,32713473 21,21480642 21,21179456



Tabel 4.4.Data hasil praktikum untuk Surface Pinned 2m/s Power : 15 Watt Head Transfer Surface : Pinned q Time T1 T2 T3 T2No Tm (Watt) (s) (inlet) (Surface) (out) T1 1 15 30 29,3 43,6 32 14,3 29,7101 2 15 60 29,3 44,2 32,1 14,9 30,9731 3 15 90 29,3 44,5 32,1 15,2 31,6664 4 15 120 29,3 45,3 32,1 16 33,5145 5 15 150 29,3 45,7 32,6 16,4 33,821 6 15 180 29,3 46,3 32,6 17 35,2081 7 15 210 29,3 46,7 32,9 17,4 35,7603 8 15 240 29,3 47,1 33,1 17,8 36,4362 9 15 270 29,4 47,5 33,1 18,1 37,2548 10 15 300 29,3 47,9 32,8 18,6 38,6587 11 15 330 29,3 48,2 33 18,9 39,1045 12 15 360 29,4 48,6 32,8 19,2 40,1682 13 15 390 29,4 48,9 33,4 19,5 40,1192 14 15 420 29,4 49,2 33,3 19,8 40,9371 15 15 450 29,5 49,5 33,5 20 41,2754 16 15 480 29,5 49,8 33,7 20,3 41,7204 17 15 510 29,5 50,1 33,8 20,6 42,2897 18 15 540 29,5 50,4 33,7 20,9 43,108 19 15 570 29,5 50,7 34 21,2 43,4282 20 15 600 29,5 50,9 34,1 21,4 43,766



Hc (W/m2.K) 45,07839694 43,24022549 42,29363972 39,96144043 39,59925016 38,0391048 37,45169713 36,75703711 35,94935429 34,64387637 34,2488717 33,3419676 33,38267183 32,71568199 32,447549 32,10145468 31,6693156 31,06818079 30,8391041 30,60107481



Tabel 4.4.Data hasil praktikum untuk Surface Finned 2m/s Power : 20 Watt Head Transfer Surface : Finned q Time T1 T2 T3 T2No Tm (Watt) (s) (inlet) (Surface) (out) T1 1 20 30 29,7 61 32,8 31,3 68,4399 2 20 60 29,7 61,9 32,9 32,2 70,3948 3 20 90 29,7 62,5 32,9 32,8 71,7776 4 20 120 29,7 63,1 33 33,4 73,0412 5 20 150 29,7 63,7 33,1 34 74,3048 6 20 180 29,7 64,1 33,1 34,4 75,2267 7 20 210 29,8 64,6 33,2 34,8 76,1485 8 20 240 29,7 65 33,2 35,3 77,1816 9 20 270 29,7 65 33,2 35,3 77,1816 10 20 300 29,8 65,5 33,3 35,7 78,1035 11 20 330 29,8 65,9 33,3 36,1 79,0253 12 20 360 29,8 66,2 33,4 36,4 79,5975 13 20 390 29,8 66,5 33,3 36,7 80,408 14 20 420 29,7 66,8 33,3 37,1 81,2108



Hc (W/m2.K) 26,09172191 25,36711707 24,87842224 24,44803637 24,03229546 23,7377882 23,450418 23,13652316 23,13652316 22,86344103 22,59673563 22,4342956 22,20815334 21,98864215



15 16 17 18 19 20



20 20 20 20 20 20



450 480 510 540 570 600



29,8 29,8 29,8 29,8 29,8 29,8



67 67,3 67,5 67,7 67,9 68



33,3 33,4 33,5 33,4 33,5 34



37,2 37,5 37,7 37,9 38,1 38,2



81,5603 82,1326 82,4743 83,0544 83,3962 83,0295



21,89440766 21,74184996 21,65175346 21,50054064 21,41241945 21,50699229



Tabel 4.4.Data hasil praktikum untuk Surface Pinned 2m/s Power : 20 Watt Head Transfer Surface : Pinned q Time T1 T2 T3 T2No Tm (Watt) (s) (inlet) (Surface) (out) T1 1 20 30 29,6 54,8 34,7 25,2 51,9325 2 20 60 29,6 55,2 35,1 25,6 52,3591 3 20 90 29,6 55,6 35,1 26 53,2845 4 20 120 29,6 56,1 36,3 26,5 52,9307 5 20 150 29,6 56,4 37 26,8 52,7317 6 20 180 29,6 56,7 37,5 27,1 52,7835 7 20 210 29,6 57,1 37,4 27,5 53,8427 8 20 240 29,6 57,4 38 27,8 53,7624 9 20 270 29,6 58 38,3 28,4 54,7679 10 20 300 29,6 58,4 38,7 28,8 55,1762 11 20 330 29,6 58,5 39 28,9 55,0148 12 20 360 29,6 58,8 39,1 29,2 55,5827 13 20 390 29,6 59,1 39,1 29,5 56,2823 14 20 420 29,6 59,3 39,4 29,7 56,3531 15 20 450 29,6 59,6 38,9 30 57,7099 16 20 480 29,6 59,8 39,5 30,2 57,3877 17 20 510 29,6 60,2 39,6 30,6 58,1889 18 20 540 29,7 61 40 31,3 59,4259 19 20 570 29,7 61,5 40,2 31,8 60,3284 20 20 600 29,7 61,9 40,3 32,2 61,1296



Hc (W/m2.K) 34,38532331 34,1051649 33,51282043 33,73685599 33,86415639 33,8309363 33,16540011 33,2149375 32,60511369 32,36386609 32,45882055 32,1271852 31,72782337 31,68793238 30,94295493 31,11668561 30,68825109 30,04941796 29,59991778 29,21194753



Tabel 4.4.Data hasil Heat Transfer untuk Surface Finned 2m/s Air Velocity : 0 m/s^2 Heat Transfer : Finned Surface Duct Transverse No Probe Position (m) 1 0.0075 2 0.0195 3 0.0315 4 0.0435 5 0.0555 6 0.0675



Tin (°C)



Ts (°C)



Tp (°C)



TsTin (°C)



TpTin (°C)



Tm (K)



hc (w/m^2.K)



K (w/m.K)



Nu



9.1 11 5 5.9 4.6 5.4



70.5 70.6 70.5 70.6 70.5 70.5



38.2 40.2 34.2 35.1 33.8 34.5



61.4 59.6 65.5 64.7 65.9 65.1



29.1 29.2 29.2 29.2 29.2 29.1



104.314 99.8725 113.914 112.016 114.861 113.107



77269.51398 73979.65472 84380.42818 82975.17085 85082.54624 83782.96895



0.0499 0.0453 0.0444 0.0497 0.058 0.0701



11613.7 31845.5 59864.5 72624.1 81415.2 80675.5



Tabel 4.4.Data hasil Heat Transfer untuk Surface Pinned 2m/s Air Velocity : 0 m/s^2 Heat Transfer : Pinned Surface Duct Transverse No Probe Position (m) 1 0.0075 2 0.0195 3 0.0315 4 0.0435 5 0.0555 6 0.0675



Tin (°C)



Ts (°C)



Tp (°C)



TsTin (°C)



TpTin (°C)



Tm (K)



hc (w/m^2.K)



K (w/m.K)



Nu



28.7 28.8 28.7 28.7 28.8 28.8



41 41 40.8 40.8 40.7 40.6



30.2 29.7 29.5 29.4 29.3 29.2



12.3 12.2 12.1 12.1 11.9 11.8



1.5 0.9 0.8 0.7 0.5 0.4



26.5574 27.0421 26.9297 27.0474 26.821 26.7073



19672.17487 20031.21633 19947.96015 20035.08967 19867.40606 19783.21498



0.0412 0.0454 0.0434 0.0449 0.0492 0.0505



3581.1 8603.72 14478.4 19410.4 22411.4 26442.9



1. Surface Finned 2 m/s Perhitungan Selisih 𝑇1 − 𝑇2 a. 𝑇1 − 𝑇2 = 28,6 °𝐶 − 54,3 °𝐶 = 25,7 °𝐶 b. 𝑇1 − 𝑇2 = 28,6 °𝐶 − 53,3 °𝐶 = 24,7 °𝐶 c. 𝑇1 − 𝑇2 = 28,6 °𝐶 − 52,5°𝐶 = 23,9 °𝐶 d. 𝑇1 − 𝑇2 = 28,6 °𝐶 − 51,1 °𝐶 = 23,1 °𝐶 e. 𝑇1 − 𝑇2 = 28,6 °𝐶 − 51,1 °𝐶 = 22,5 °𝐶



f. 𝑇1 − 𝑇2 = 28,6 °𝐶 − 50,4 °𝐶 = 21,8 °𝐶 g. 𝑇1 − 𝑇2 = 28,7 °𝐶 − 50 °𝐶 = 21,3 °𝐶 h. 𝑇1 − 𝑇2 = 28,7 °𝐶 − 49,6 °𝐶 = 20,9°𝐶 i. 𝑇1 − 𝑇2 = 28,7 °𝐶 − 49,3 °𝐶 = 20,6 °𝐶 j. 𝑇1 − 𝑇2 = 28,7 °𝐶 − 48,7 °𝐶 = 20 °𝐶 k. 𝑇1 − 𝑇2 = 28,7 °𝐶 − 48,4 °𝐶 = 19,7 °𝐶 l. 𝑇1 − 𝑇2 = 28,7 °𝐶 − 48,1 °𝐶 = 19,4 °𝐶 m. 𝑇1 − 𝑇2 = 28,6 °𝐶 − 48 °𝐶 = 19,4 °𝐶 n. 𝑇1 − 𝑇2 = 28,6 °𝐶 − 47,7 °𝐶 = 19,1 °𝐶 o. 𝑇1 − 𝑇2 = 28,7 °𝐶 − 47,1 °𝐶 = 19 °𝐶



Perhitungan nilai 𝑇𝑚𝑐



a. 𝑇 𝑚𝑐



b. 𝑇 𝑚𝑐



c. 𝑇 𝑚𝑐



d. 𝑇 𝑚𝑐



e. 𝑇 𝑚𝑐



=



𝑇3−𝑇1 34,6 °𝐶−28,6 °𝐶 = log( 28,7 °𝐶 log(𝑇2−𝑇 1) )



= 51,96 °𝐶



𝑇3−𝑇1 34,2 °𝐶−28,6 °𝐶 = log( 24,7 °𝐶 log(𝑇2−𝑇 1) )



= 50,15 °𝐶



𝑇2−𝑇3



=



𝑇2−𝑇3



= 48,93 °𝐶



𝑇3−𝑇1 33,5 °𝐶−29,2 °𝐶 = log( 32,3 °𝐶 log(𝑇2−𝑇 1) )



= 47,32 °𝐶



𝑇3−𝑇1 °𝐶 = 33,3 °𝐶−29,2 32,6 °𝐶 log( log(𝑇2−𝑇 1) )



= 46,19 °𝐶



𝑇2−𝑇3



𝑇2−𝑇3



=



53,3 °𝐶−34,2 °𝐶



33,7 °𝐶−28,6 °𝐶 23,9 °𝐶 log( )



𝑇3−𝑇1 = log( = 𝑇2−𝑇 1)



=



54,3 °𝐶−34,6 °𝐶



𝑇2−𝑇3



52,5 °𝐶−33,7 °𝐶



61,5 °𝐶−33,5 °𝐶



63,5 °𝐶−33,3 °𝐶



f. 𝑇 𝑚𝑐



g. 𝑇 𝑚𝑐



h. 𝑇 𝑚𝑐



i. 𝑇 𝑚𝑐



j. 𝑇 𝑚𝑐



k. 𝑇 𝑚𝑐



l. 𝑇 𝑚𝑐



m. 𝑇 𝑚𝑐



n. 𝑇 𝑚𝑐



o. 𝑇 𝑚𝑐



=



𝑇3−𝑇1 °𝐶 = 33,1 °𝐶−29,2 34,3 °𝐶 log( log(𝑇2−𝑇 1) )



= 44,82 °𝐶



𝑇3−𝑇1 33,1 °𝐶−29,2 °𝐶 = log( 36,2 °𝐶 log(𝑇2−𝑇 1) )



= 43,78 °𝐶



𝑇2−𝑇3



=



65,4 °𝐶−33,1 °𝐶



𝑇2−𝑇3



=



67,1 °𝐶−33,1 °𝐶



𝑇3−𝑇1 °𝐶 = 33 °𝐶−29,1 log( 37,9 °𝐶 ) log(𝑇2−𝑇 1) 𝑇2−𝑇3



=



68,7 °𝐶−33 °𝐶



𝑇3−𝑇1 32,9 °𝐶−29,1 °𝐶 = log( 40,9 °𝐶 log(𝑇2−𝑇 1) ) 𝑇2−𝑇3



32,8 °𝐶−29,1 °𝐶 42,2 °𝐶 log( )



= 41,15 °𝐶



𝑇3−𝑇1 32,7 °𝐶−29,1 °𝐶 = log( 43,6 °𝐶 log(𝑇2−𝑇 1) )



= 40,58 °𝐶



𝑇3−𝑇1 32,6 °𝐶−29,1 °𝐶 = log( 44,5 °𝐶 log(𝑇2−𝑇 1) )



= 40,01 °𝐶



𝑇3−𝑇1 32,6 °𝐶−29,1 °𝐶 = log( 45,6 °𝐶 log(𝑇2−𝑇 1) )



= 39,89 °𝐶



𝑇3−𝑇1 32,6 °𝐶−29,1 °𝐶 = log( 46,5 °𝐶 log(𝑇2−𝑇 1) )



= 39,19 °𝐶



𝑇3−𝑇1 32,5 °𝐶−29,1 °𝐶 = log( 47,5 °𝐶 log(𝑇2−𝑇 1) )



= 39,21 °𝐶



𝑇2−𝑇3



𝑇2−𝑇3



=



73,6 °𝐶−32,6 °𝐶



𝑇2−𝑇3



=



74,7 °𝐶−32,6 °𝐶



𝑇2−𝑇3



=



71,3 °𝐶−32,8 °𝐶



72,7 °𝐶−32,7 °𝐶



𝑇2−𝑇3



=



= 42,41 °𝐶



70,0 °𝐶−32,9 °𝐶



𝑇3−𝑇1 = log( = 𝑇2−𝑇 1)



=



= 42,98 °𝐶



75,6 °𝐶−32,6 °𝐶



𝑇2−𝑇3



76,6 °𝐶−32,5 °𝐶



Perhitungan nilai ℎ𝑐 a. ℎ = 𝑐



𝑄 𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐



=



15 𝑊𝑎𝑡𝑡 0,092 𝑚2×51,96



= 3,13



𝑊 𝑚2 𝐾 𝑊



𝑄 15 𝑊𝑎𝑡𝑡 b. ℎ𝑐 = 𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐 = 0,092 𝑚2×50,15 = 3,25 𝑚2𝐾 𝑊



𝑄 15 𝑊𝑎𝑡𝑡 c. ℎ𝑐 = 𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐 = 0,092 𝑚2×48,93 = 3,33 𝑚2𝐾



d. ℎ𝑐 e.



=



𝑄 𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐



=



𝑄 ℎ𝑐 = 𝐴𝑠×𝑇 𝑚𝑐 =



f. ℎ𝑐



=



15 𝑊𝑎𝑡𝑡 0,092 𝑚2×47,32



= 3,44



𝑚2 𝐾



15 𝑊𝑎𝑡𝑡 0,092 𝑚2×46,19 =



3,53



𝑄



15 𝑊𝑎𝑡𝑡 𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐 = 0,092 𝑚2×44,82



𝑊



= 3,63



𝑊 𝑚2 𝐾 𝑊 𝑚2 𝐾



g. ℎ = 𝑐



𝑄 𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐



=



15 𝑊𝑎𝑡𝑡 0,092 𝑚2×43,78



= 3,72



𝑚2 𝐾



𝑄 15 𝑊𝑎𝑡𝑡 h. ℎ𝑐 = 𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐 = 0,092 𝑚2×42,98 = 3,79 𝑄 15 𝑊𝑎𝑡𝑡 i. ℎ𝑐 = 𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐 = 0,092 𝑚2×42,41 = 3,84



j. ℎ𝑐 k.



ℎ𝑐



l. ℎ𝑐 m. ℎ𝑐 n. ℎ𝑐



= =



𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐 𝑄 𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐



= = = =



o. ℎ𝑐



𝑄



𝑄



= =



15 𝑊𝑎𝑡𝑡 0,092 𝑚2×41,15



= 3,96



15 𝑊𝑎𝑡𝑡



= 4,01



0,092 𝑚2×40,58



= 4,07



= 15 𝑊𝑎𝑡𝑡 0,092 𝑚2×39,89 𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐



= 4,08



=



𝑄



𝑄



= 15 𝑊𝑎𝑡𝑡 𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐 0,092 𝑚2×39,19 𝑄 𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐



=



15 𝑊𝑎𝑡𝑡 0,092 𝑚2×39,21



𝑊 𝑚2 𝐾 𝑊 𝑚2 𝐾 𝑊 𝑚2 𝐾 𝑊 𝑚2 𝐾



15 𝑊𝑎𝑡𝑡 0,092 𝑚2×40,01



𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐



𝑊



= 4,16



𝑊 𝑚2 𝐾 𝑊 𝑚2 𝐾 𝑊 𝑚2 𝐾



= 4,15



𝑊 𝑚2 𝐾



2. Surface Pinned 2 m/s Perhitungan Selisih 𝑇2 − 𝑇1 a. 𝑇2 − 𝑇1 = 60,2 °𝐶 − 28,6 °𝐶 = 31,6 °𝐶 b. 𝑇2 − 𝑇1 = 59,5 °𝐶 − 28,6 °𝐶 = 30,9 °𝐶 c. 𝑇2 − 𝑇1 = 59 °𝐶 − 28,6°𝐶 = 30,4 °𝐶 d. 𝑇2 − 𝑇1 = 58,6 °𝐶 − 28,6 °𝐶 = 30 °𝐶 e. 𝑇2 − 𝑇1 = 57,8 °𝐶 − 28,6 °𝐶 = 29,2 °𝐶 f. 𝑇2 − 𝑇1 = 56,1 °𝐶 − 28,6 °𝐶 = 27,5 °𝐶 g. 𝑇2 − 𝑇1 = 55,3 °𝐶 − 28,7 °𝐶 = 26,6 °𝐶 h. 𝑇2 − 𝑇1 = 54,5 °𝐶 − 28,7 °𝐶 = 25,8°𝐶 i. 𝑇2 − 𝑇1 = 53,8 °𝐶 − 28,7 °𝐶 = 25,1 °𝐶 j. 𝑇2 − 𝑇1 = 53,2 °𝐶 − 28,7 °𝐶 = 24,5 °𝐶



k. 𝑇2 − 𝑇1 = 52,5 °𝐶 − 28,7 °𝐶 = 23,8 °𝐶 l. 𝑇2 − 𝑇1 = 51,9 °𝐶 − 28,7 °𝐶 = 23,2 °𝐶



m. 𝑇2 − 𝑇1 = 51,2 °𝐶 − 28,7 °𝐶 = 22,6 °𝐶 n. 𝑇2 − 𝑇1 = 50,5 °𝐶 − 28,6 °𝐶 = 21,9 °𝐶 o. 𝑇2 − 𝑇1 = 50 °𝐶 − 28,6 °𝐶 = 21,3 °𝐶



Perhitungan nilai 𝑇𝑚𝑐 a. 𝑇 𝑚𝑐



b. 𝑇 𝑚𝑐



c. 𝑇 𝑚𝑐



d. 𝑇 𝑚𝑐



e. 𝑇 𝑚𝑐



f. 𝑇 𝑚𝑐



g. 𝑇 𝑚𝑐



h. 𝑇 𝑚𝑐



i. 𝑇 𝑚𝑐



j. 𝑇 𝑚𝑐



k. 𝑇 𝑚𝑐



l. 𝑇 𝑚𝑐



m. 𝑇 𝑚𝑐



34,8 °𝐶−28,6 𝐶 ° 31,6 °𝐶 log( )



= 65,36 °𝐶



𝑇3−𝑇1 34,3 °𝐶−28,6 °𝐶 = log( 30,9 °𝐶 log(𝑇2−𝑇 1) )



= 64,36 °𝐶



𝑇3−𝑇1 = log( = 𝑇2−𝑇 1) 𝑇2−𝑇3



=



𝑇2−𝑇3



=



𝑇3−𝑇1 33,2 °𝐶−28,6 °𝐶 = log( 29,2 °𝐶 log(𝑇2−𝑇 1) )



= 61,78 °𝐶



= 54,79 °𝐶



𝑇3−𝑇1 32,5 °𝐶−28,7 °𝐶 = log( 25,1 °𝐶 log(𝑇2−𝑇 1) )



= 53,3 °𝐶



𝑇3−𝑇1 32,5 °𝐶−28,7 °𝐶 = log( 24,5 °𝐶 log(𝑇2−𝑇 1) )



= 51,91 °𝐶



𝑇3−𝑇1 32,5 °𝐶−28,7 °𝐶 = log( 23,8 °𝐶 log(𝑇2−𝑇 1) )



= 50,29 °𝐶



𝑇3−𝑇1 32,4 °𝐶−28,7 °𝐶 = log( 23,2 °𝐶 log(𝑇2−𝑇 1) )



= 49,03 °𝐶



𝑇3−𝑇1 32,4 °𝐶−28,6 °𝐶 = log( 22,6 °𝐶 log(𝑇2−𝑇 1) )



= 47,52 °𝐶



𝑇2−𝑇3



=



𝑇2−𝑇3



=



𝑇2−𝑇3



=



56,1 °𝐶−33 °𝐶



𝑇3−𝑇1 32,6 °𝐶−28,7 °𝐶 = log( 25,8 °𝐶 log(𝑇2−𝑇 1) )



𝑇2−𝑇3



=



= 58,10 °𝐶 = 56,51 °𝐶



𝑇2−𝑇3



=



57,8 °𝐶−33,2 °𝐶



𝑇3−𝑇1 32,7 °𝐶−28,7 °𝐶 = log( 26.6 °𝐶 log(𝑇2−𝑇 1) ) 𝑇2−𝑇3



=



58,6 °𝐶−33,4 °𝐶



𝑇3−𝑇1 33 °𝐶−28,6 °𝐶 = log( 27,5 °𝐶 log(𝑇2−𝑇 1) ) 𝑇2−𝑇3



=



59 °𝐶−33,9 °𝐶



= 63,39 °𝐶



𝑇2−𝑇3



=



= 63,7 °𝐶



𝑇3−𝑇1 33,4 °𝐶−28,6 °𝐶 = log( 30 °𝐶 log(𝑇2−𝑇 1) ) 𝑇2−𝑇3



=



59,5 °𝐶−34,3 °𝐶



𝑇3−𝑇1 °𝐶 = 33,9 °𝐶−28,6 30,4 °𝐶 2 1 𝑇 − 𝑇 log( log( ) ) 𝑇2−𝑇3



=



60,2°𝐶−34,8 °𝐶



𝑇2−𝑇3



55,3 °𝐶−32,7 °𝐶



54,5 °𝐶−32,6 °𝐶



53,8 °𝐶−32,5 °𝐶



53,2 °𝐶−32,5 °𝐶



52,5 °𝐶−32,5 °𝐶



51,9 °𝐶−32,4 °𝐶



51,2 °𝐶−32,4 °𝐶



n. 𝑇 𝑚𝑐



o. 𝑇 𝑚𝑐



𝑇3−𝑇1 = log( = 𝑇2−𝑇 1)



29,3 °𝐶−28,6 °𝐶 21,9 °𝐶 log( )



𝑇3−𝑇1 = log( = 𝑇2−𝑇 1)



29,2 °𝐶−28,7 °𝐶 log( 21,3 °𝐶 )



𝑇2−𝑇3



𝑇2−𝑇3



= 49,61 °𝐶



50,5 °𝐶−29,3 °𝐶



= 48,46 °𝐶



50 °𝐶−29,2 °𝐶



Perhitungan nilai ℎ𝑐 a. ℎ = 𝑐



𝑄 𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐



15 𝑊𝑎𝑡𝑡



=



0,027 𝑚2×65,3



= 20,4



𝑊 𝑚2 𝐾 𝑊



𝑄 15 𝑊𝑎𝑡𝑡 b. ℎ𝑐 = 𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐 = 0,027𝑚2×64,3 = 20,8 𝑚2𝐾 𝑊



𝑄



15 𝑊𝑎𝑡𝑡 c. ℎ𝑐 = 𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐 = 0,027 𝑚2×63,7 = 21,02 𝑚2𝐾



=



d. ℎ𝑐 e.



𝑄 𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐



𝑄 ℎ𝑐 = 𝐴𝑠×𝑇 𝑚𝑐 =



=



f. ℎ𝑐



=



=



= 15 𝑊𝑎𝑡𝑡 𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐 0,027 𝑚2×54,7



= 24,4



15 𝑊𝑎𝑡𝑡 0,027 𝑚2×53,3



=



𝑄



=



𝑐



15 𝑊𝑎𝑡𝑡



𝑄



𝑄



= 𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐 𝑄



k= . ℎ



𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐 𝑐



=



𝑄



= =



𝑊 𝑚2 𝐾



𝑚2 𝐾 𝑊 𝑚2 𝐾 𝑊 𝑚2 𝐾 𝑊



= 25,1



𝑚2 𝐾 𝑊



15 𝑊𝑎𝑡𝑡



= 25,7



𝑚2𝐾



0,027 𝑚2×51,9 15 𝑊𝑎𝑡𝑡 0,027 𝑚2×50,2



𝑊



= 23,04 = 23,6



𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐



ℎ



21,6



0,027 𝑚2×56,5



= i. ℎ𝑐



𝑚2 𝐾



15 𝑊𝑎𝑡𝑡 𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐 = 0,027 𝑚2×58,1 𝑄



𝑊



= 21,1



15 𝑊𝑎𝑡𝑡 0,027 𝑚2×61,7 =



𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐



h. ℎ𝑐



15 𝑊𝑎𝑡𝑡 0,027 𝑚2×63,3



𝑄



=



g. ℎ𝑐



j.



=



= 26,6



𝑊 𝑚2 𝐾 𝑊



= 27,3



15 𝑊𝑎𝑡𝑡



l. ℎ 𝑐



m. ℎ = 𝑐



0,027 𝑚2×49,03



𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐 𝑄 𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐



=



15 𝑊𝑎𝑡𝑡 0,027 𝑚2×47,5



= 28,1



𝑚2𝐾 𝑊 𝑚2 𝐾 𝑊



𝑄 15 𝑊𝑎𝑡𝑡 n. ℎ = 𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐 = 0,027 𝑚2×49,6 = 26,9 𝑚2𝐾 𝑊



𝑄 15 𝑊𝑎𝑡𝑡 o. ℎ = 𝐴𝑠×𝑇𝑚𝑐 = 0,027 𝑚2×48,4 = 27,6 𝑚2𝐾



B. Pembahasan Konveksi merupakan perpindahan panas yang disertai dengan perpindahan partikel-partikelnya. Konveksi terjadi karena adanya fluida baik itu udara ataupun air yang melewati atau bersentuhan dengan permukaan suatu benda padat. Berdasarkan aliran fluidanya konveksi terdiri atas dua macam yaitu konveksi paksa dan konveksi alami. Tetapi pada praktikum ini kita akan melakukan percobaan dengan konveksi paksa di mana fluida dialirkan bukan karena adanya perbedaan densitas tetapi karena bantuan suatu alat seperti fan. Setelah melakukan serangkaian percobaan dan perhitungan maka didapatkan grafik hubungan antara parameter-parameter seperti berikut.



TMC VS TIME 140 120



104.314 99.8725



113.914 112.016 114.861 113.107



100 80 60 40



Pinned 26.5574 27.0421 26.9297 27.0474 26.821 26.7073



Finned



20 0 1



2



3



4



5



6



TIME



Gambar 4.1. Grafik Hubungan Antara Tmc dan Waktu



Berdasarkan gambar di atas mengenai hubungan antara Tmc dan waktu, kita dapat mengetahui bahwa semakin lama waktu yang digunakan maka nilai dari Tmc akan semakin berkurang. Hal ini menunjukkan bahwa nilai Tmc berbanding terbaik dengan nilai perubahan waktu. Dari grafik ini juga kita dapat mengetahui bahwa surface pinned memiliki nilai Tmc yang lebih besar jika dibandingkan dengan surfaec finned.



HC VS TIME 100000



HC



80000 60000 Pinned



40000



Finned



20000 0 1



2



3



4



5



6



Time



Gambar 4.2. Grafik Hubungan Antara hc dan waktu Kemudian kita juga membandingkan dan mencari hubungan antara hc dan Tmc. Dimana berdasarkan grafik di atas kita mengetahui bahwa nilai dari hc akan terus berkurang dengan bertambahnya nilai Tmc. Hal ini menunjukkan bahwa hc berbanding terbalik dengan nilai Tmc. Selain itu, surface pinned memiliki nilai hc yang lebih besar dibandingkan dengan surface finned, ini karena nilai luas permukaan pada surface pinned lebih rendah dibandingkan surface finned,



T2-T1 vs Q 70 60



T2-T1



50 40 30



finned



20



pinnned



10



0 1



2



3



4



5



6



Q



Gambar 4.3. Grafik Hubungan Antara Kecepatan dan Temperatur Terendah



Terakhir, kita akan membahas mengenai hubungan antara nilai kecepatan dan temperatur terendah. Pada praktikum ini nilai kecepatan yang digunakan adalah 2 m/s untuk setiap permukaan benda uji. Berdasarkan grafik di atas kita mengetahui bahwa nilai dari kecepatan akan mempengaruhi temperatur yang terbaca pada mesin free and force convection. Selain itu, kita juga memperhatikan bahwa nilai T2-T1pada surface finned lebih besar daripada surface pinned. Hal ini bisa disebabkan karena bentuk dari permukaan benda ujinya.



BAB V PENUTUP



A. Kesimpulan Pada praktikum ini setelah menyelesaikan praktikum terdapat kesimpulan yang kami dapatkan yaitu: 1. Mahasiswa bisa menggunakan Alat free and force convection 2. Mahasiswa dapat mengenal dan memahami komponen-komponen peralatan free and force convection beserta fungsinya. 3. Mahasiswa dapat memahami fenomena fisik perpindahan panas konveksi alami. 4. Perpindahan panas konveksi bebas tidak memerlukan alat bantu pendorong udara seperti: Kipas, Pompa, Blower, dll. 5. Mahasiswa dapat membedakan Perpindahan panas konveksi alami pada permukaan Flat Plate, Finned Plate,



B. Saran Saran yang dapat dituliskan setelah melakukan praktikum Force Convection ini adalah: 1. Untuk microphone bisa didekatkan ke mulut agar suara tidak hilang timbul. 2. Pada akhir vidio praktikum, terdapat space waktu yang cukup panjang dan seharusnya itu dapat dihilangkan. 3. Kamera dapat menggunakan stabilizer agar gambar yang dibuat tidak golang dan hasilnya akan maksimal. 4. Memperhatikan video praktikum dengan seksama dalam proses praktikum agar dapat memahami praktikum kali ini.



DAFTAR PUSTAKA



Burhan, K. (2014). PENGEMBANGAN MEDIA PEMBELAJARAN PERPINDAHAN PANAS RADIASI DENGAN VARIASI BEDA PERLAKUAN PERMUKAAN SPESIMEN UJI. Journal of Mechanical Engineering Learning.



Kusuma, G. (2017). Aplikasi Kalman Filter Dan Ensemble Kalman Filter Pada Pendeteksian Gangguan Konduksi Panas Pada Keping Logam Berbentuk Silinder. Jurnal. Jurnal Logik.



Rimpassa, H. (2019). ANALISIS KONVEKSI ALAMI DAN PAKSA DENGAN VARIASI MATERIAL. 40Jurnal Teknik Mesin Vol. 8No.1Juni2019.



Sary, R. (2016). KAJI EKSPERIMENTAL PENGERINGAN BIJI KOPI DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM KONVEKSI PAKSA. Jurnal Polimesin.



Walujodjati, A. (2006). PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI PAKSA. Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Wahid Hasyim Semarang.



LAMPIRAN



Tugas Akhir Praktikum 1. Jelaskan konsep velocity boundary layer dan thermal boundary layer pada aliran udara melalui pelat datar. 2. Turunkanlah kembali persamaan log mean temperature difference atau temperature rata-rata logaritmik (Tm) yang tercantum pada modul praktikum ini di persamaan (8) secara sistematis. 3. Mengapa perhitungan koefisien konveksi pada praktikum ini menggunakan temperatur rata-rata logaritmik dibandingkan temperatur rata-rata aritmatik ₸ = T1=T2/2? Jelaskan. 4. Buatlah Grafik hubungan berikut, kemudian berikan komentar dan penjelasan terhadap grafik hasil pengamatan pengujian tersebut untuk masing-masing benda uji (Finned, Pinned dan Flat Plate): a. Perbedaan temperatur terhadap waktu b. Koefisien perpindahan panas terhadap waktu c. Kecepatan terhadap perbedaan temperatur terendah



Jawaban 1. Velocity boundary layer: Pada aliran udara melalui plat datar akan mengalirkan uniform sepanjang plat, dan akan terus sampai lapisan batas kecepatan berkembang setiap kali ada aliran di atas permukaan. Hal tersebut terkait dengan tegangan geser sejajar dengan permukaan dan menghasilkan peningkatan kecepatan melalui lapisan batas dari nol tepat dipermukaan ke kecepatan freestream jauh dari permukaan. Ketebalan boundary layer umumnya didefinikan sebagai jarak dari permukaan dimana kecepatannya adalah 99% dari kecepatan freestream. Thermal boundary layer:



Berkaitan dengan gradien temperature didekat permukaan dan berkembang Ketika perbedaan temperature antara aliran bebas fluida dan permukaan muncul. Pada permukaan fluida, perpindahan panas hanya terjadi melalui konduksi. Ketebalan dari thermal boundary layer didefinisakan sebagai titik dengan perbedaan temperature antara fluida dan permukaan adalah 99% perbedaan temperature antara fluida freestream dan permukaan. Kecepatan fluida yang mengenai boundary layer akan meningkatkan kecepatan aliran Ketika ada aliran fluida diatas permukaan berbeda. 𝑇𝑜𝑢𝑡−𝑇𝑖𝑛



=



2. 𝑇𝑚



𝑇𝑆−𝑇 𝑖𝑛 𝑇𝑆−𝑇𝑜𝑢𝑡



𝐿𝑜𝑔



𝛥𝑇 = 𝑚



∆𝑇0 ∆𝑇𝑖



∆𝑇0 − ∆𝑇𝑖 ∆𝑇𝑄 𝐼𝑛 ( ) ∆𝑇𝑖



=



𝑇∞ − 𝑇𝑚,𝑜 𝑇∞ − 𝑇𝑚,𝑖



= 𝑒𝑥𝑝 (−



𝑈𝐴𝑠



) 𝑚𝑐𝑝



3. Menghitung koefisien konveksi dapat menggunakan rata-rata temperature logaritmik dan aritmatik karena memiliki fungsi yang sama, yaitu menghitung perbedaan temperature rata-rata pada aliran panas dan dingin. Hal yang membedakan hanya temperature rata-rata logaritmik lebih akurat karena harus mempertimbangkan temperature pada outlet dan temperature pada inlet supaya dapat diketahui perbedaan yang jelas antara keduanya. Sementara, persamaan temperature rata-rata aritmatik menghitung beda temperature sepanjang aliran tersebut, sehingga dapat dikatakan hasil yang didapatkan hanyalah sebuah aproksimasi secara sederhana yang tidak menggambarkan hasil yang rinci.



4.



TMC VS TIME 70.00 60.00



TMC



50.00 40.00 30.00



Finned



20.00



Pinned



10.00 0.00 0



100



200



300



400



500



TIME



Grafik 1 Tmc Terhadap Waktu



Berdasarkan grafik tersebut, dapat diketahui bahwa besaran konveksi alami pada finned surface dan pinned surface memiliki nilai yang tidak jauh berbeda pada dua macam kecepatan yang diberikan dalam system. Pada system, diterapkan daya sebesar 15watt dalam percobaan yang berbeda-beda kecepatan udara dan jenis permukannya. Pada finned surface dengan kecepata 2 m/s, dapat diketahui bahwa setelah system menerima konveksi selama 450 detik. Berdasarkan pengamatan tersebut, interval temperature yang tidak jauh dihasilkan dari percobaan pada system dapat terjadi karena kesamaan material yang dimiliki kedua jenis permukaan. Meskipun bentuk kedua permukaan berbeda, tetapi jika temperature hanya diamati pada satu titik, maka temperature akan cenderung bernilai sama pada titik lainnya selama material berjenis permukaan sama. Kecenderungan besar temperature yang diterima tidak jauh berbeda jiga karena system melalui prosedur percobaan yang sama, sehingga hasil konveksi yang diamati akan memiliki nilai yang saling mendekati.



HC VS WAKTU 0.800



HC



0.600 0.400 Finned 0.200



Pinned



0.000 0.00



100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 700.00



WAKTU



Grafik 2 Grafik Hc Terhadap Waktu



Berdasarkan grafik tersebut, dapat diketahui bahwa besaran konveksi alami pada finned surface dan pinned surface memiliki nilai yang tidak jauh berbeda pada dua macam kecepatan yang diberikan dalam system. Pada system, diterapkan daya sebesar 15watt dalam percobaan yang berbeda-beda kecepatan udara dan jenis permukaannya. Pada finned surface dengan kecepatan 2 m/s, dapat diketahui bahwa setelah system menerima konveksi selama 450 detik. Berdasarkan pengamatan tersebut, interval temperature yang tidak jauh dihasilkan dari percobaan pada system dapat terjadi karena kesamaan material yang dimiliki kedua jenis permukaan. Meskipun bentuk kedua permukaan berbeda, tetapi jika temperature hanya diamati pada satu titik, maka temperature akan cenderung bernilai sama pada titik lainnya selama material berjenis permukaan sama. Kecenderungan besar temperature yang diterima tidak jauh berbeda jiga karena system melalui prosedur percobaan yang sama, sehingga hasil konveksi yang diamati akan memiliki nilai yang saling mendekati.



Q VS T2-T1 0.60 0.50



Q



0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0



5



10



15



20



25



30



35



T2-T1



Grafik 3 Kecepatan Terhadap Temperature Terendah



Terakhir, kita akan membahas mengenai hubungan antara nilai kecepatan dan temperatur terendah. Pada praktikum ini nilai kecepatan yang digunakan adalah 2 m/s untuk setiap permukaan benda uji. Berdasarkan grafik di atas kita mengetahui bahwa nilai dari kecepatan akan mempengaruhi temperatur yang terbaca pada mesin free and force convection. Selain itu, kita juga memperhatikan bahwa nilai T2-T1pada surface finned lebih besar daripada surface pinned. Hal ini bisa disebabkan karena bentuk dari permukaan benda ujinya.