Rancang Bangun Perangkat Praktikum Perpindahan Panas Konveksi Paksa pada Berkas Pin Fin Berpenampang Sirkular dengan Susunan Staggered

Abstract

Perpindahan panas merupakan perpindahan energi akibat adanya perbedaan temperatur. Fenomena perpindahan panas konduksi dan konveksi dapat ditemui pada sirip (fin). Fin dapat meningkatkan perpindahan panas dengan menambah luasan atau area perpindahan panas yang disebut extended surface. Untuk menambah pemahaman tentang perpindahan panas secara eksperimental khususnya yang terjadi pada berkas pin fin berpenampang sirkular perlu dirancang suatu perangkat praktikum perpindahan panas. Tugas akhir ini membahas perancangan alat praktikum perpindahan panas konveksi paksa melalui berkas pin fin berpenampang sirkular. Alat praktikum ini digunakan untuk mengetahui pengaruh diameter fin serta kecepatan udara terhadap perpindahan panas konveksi. Selain itu, dari pengujian tersebut diketahui distribusi temperatur di sepanjang fin.

Pengujian dilakukan dengan menggunakan circular pin fin yang berjumlah 18 dengan diameter 10 mm dan 16 mm serta panjang 70 mm. Pin fin diletakkan dalam rectangular duct dan disusun secara staggered dengan S_T = 20 mm, S_L = 20 mm, dan S_D = 23 mm. Electric plate heater diletakkan pada base plate sebagai sumber panas yang dikontrol dengan menggunakan termokontrol yaitu pada T = 50 ⁰C dan T = 70 ⁰C. Kecepatan udara divariasikan dengan menggunakan variasi air inlet pada centrifugal blower. Kemudian dilakukan pembacaan temperatur temperatur masing-masing 1 titik pada T_referensi, T_base, T_out, dan sebanyak 20 titik pada pin fin. Pengukuran temperatur dilakukan dengan termokopel dan DAQ yang terintegrasi pada komputer.

Hasil penelitian menjunjukkan distribusi temperatur menurun di sepanjang fin. Temperatur permukaan fin tertinggi terdapat pada fin baris keempat dan fin yang terletak di sebelah kiri. Temperatur terendah terjadi pada v = 4.20 m/s dan temperatur tertinggi terjadi pada v = 2.64 m/s. Fin diameter 10 mm mempunyai luas permukaan yang lebih kecil dan memberikan jarak antar fin yang lebih luas daripada fin diameter 16 mm. Jarak tersebut memungkikan fluida yang melalui fin dapat membawa panas dari fin dan menyebabkan penurunan temperatur yang besar. Pada kecepatan yang sama, fin 10 mm mempunyai koefisien konveksi yang lebih besar daripada fin 16 mm. Untuk varisi set point yang digunakan, koefisien konveksi yang tertinggi dicapai pada set point 50ᵒC.

Perpindahan panas merupakan perpindahan energi akibat adanya perbedaan temperatur. Fenomena perpindahan panas konduksi dan konveksi dapat ditemui pada sirip (fin). Fin dapat meningkatkan perpindahan panas dengan menambah luasan atau area perpindahan panas yang disebut extended surface. Untuk menambah pemahaman tentang perpindahan panas secara eksperimental khususnya yang terjadi pada berkas pin fin berpenampang sirkular perlu dirancang suatu perangkat praktikum perpindahan panas. Tugas akhir ini membahas perancangan alat praktikum perpindahan panas konveksi paksa melalui berkas pin fin berpenampang sirkular. Alat praktikum ini digunakan untuk mengetahui pengaruh diameter fin serta kecepatan udara terhadap perpindahan panas konveksi. Selain itu, dari pengujian tersebut diketahui distribusi temperatur di sepanjang fin. Pengujian dilakukan dengan menggunakan circular pin fin yang berjumlah 18 dengan diameter 10 mm dan 16 mm serta panjang 70 mm. Pin fin diletakkan dalam rectangular duct dan disusun secara staggered dengan ST = 20 mm, SL = 20 mm, dan SD = 23 mm. Electric plate heater diletakkan pada base plate sebagai sumber panas yang dikontrol dengan menggunakan termokontrol yaitu pada T = 50 ⁰C dan T = 70 ⁰C. Kecepatan udara divariasikan dengan menggunakan variasi air inlet pada centrifugal blower. Kemudian dilakukan pembacaan temperatur temperatur masing-masing 1 titik pada Treferensi, Tbase, Tout, dan sebanyak 20 titik pada pin fin. Pengukuran temperatur dilakukan dengan termokopel dan DAQ yang terintegrasi pada komputer. Hasil penelitian menjunjukkan distribusi temperatur menurun di sepanjang fin. Temperatur permukaan fin tertinggi terdapat pada fin baris keempat dan fin yang terletak di sebelah kiri. Temperatur terendah terjadi pada v = 4.20 m/s dan temperatur tertinggi terjadi pada v = 2.64 m/s. Fin diameter 10 mm mempunyai luas permukaan yang lebih kecil dan memberikan jarak antar fin yang lebih luas daripada fin diameter 16 mm. Jarak tersebut memungkikan fluida yang melalui fin dapat membawa panas dari fin dan menyebabkan penurunan temperatur yang besar. Pada kecepatan yang sama, fin 10 mm mempunyai koefisien konveksi yang lebih besar daripada fin 16 mm. Untuk varisi set point yang digunakan, koefisien konveksi yang tertinggi dicapai pada set point 50ᵒC.

CC Licencing

Authors who publish with this journal agree to the following terms:
- Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
- Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
- Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).