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.