LAPORAN R LABDisipasi Kalor Hot Wire

Nama : Marsha Widia RahmaNPM : 1306404525Fakultas : TeknikDepartemen : Teknik SipilProgram Studi : Teknik LingkunganKode Praktikum: KR01Tanggal praktikum: 20 September 2013

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu PengetahuanDasar(UPP IPD)Universitas IndonesiaDepokKR01 Disipasi Kalor Hot Wire

I. Tujuan PraktikumMenggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara. II. Peralatan1. Kawat pijar (hotwire)2. Fan3. Voltmeter dan Ampmeter4. Adjustable power supply5. Camcorder 6. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatisIII. Landasan TeoriSingle normal probe adalah suatu tipe hotwire yang paling banyak digunakan sebagai sensor untuk memberikan informasi kecepatan aliran dalam arah axial saja. Probe seperti ini terdiri dari sebuah kawat logam pendek yang halus yang disatukan pada dua kawat baja. Masing-masing ujung probe dihubungkan ke sebuah sumber tegangan. Energi listrik yang mengalir pada probe tersebut akan didispasi oleh kawat menjadi energi kalor. Besarnya energi listrik yang terdisipasi sebanding dengan tegangan, arus listrik yang mengalir di probe tersebut dan lamanya waktu arus listrik mengalir. P = v i t .........( 1 )Bila probe dihembuskan udara maka akan merubah nilai resistansi kawat sehingga merubah besarnya arus listrik yang mengalir. Semakin cepat udara yang mengalir maka perubahan nilai resistansi juga semakin besar dan arus listrik yang mengalir juga berubah.Jumlah perpindahan panas yang diterima probe dinyatakan oleh overheat ratio yang dirumuskan sebagai:Overheat ratio =

Rw= resistansi kawat pada temperatur pengoperasian (dihembuskan udara). Ra= resistansi kawat pada temperatur ambient (ruangan).

Hot wire probe harus dikalibrasi untuk menentukan persamaan yang menyatakan hubungan antara tegangan kawat (wire voltage, E) dengan kecepatan referensi (reference velocity, U) setelah persamaan diperoleh, kemudian informasi kecepatan dalam setiap percobaan dapat dievaluasi menggunakan persamaan tersebut.Persamaan yang didapat berbentuk persamaan linear atau persamaan polinomial.Pada percobaan yang akan dilakukan yaitu mengukur tegangan kawat pada temperatur ambient dan mengukur tegangan kawat bila dialiri arus udara dengan kecepatan yang hasilkan oleh fan. Kecepatan aliran udara oleh fan akan divariasikan melalui daya yang diberikan ke fan yaitu 70 , 110 , 150 dan 190 dari daya maksimal 230 m/s. IV. Cara Kerja1. Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di bagian bawah halaman jadwal praktikum.2. Aktifkanlah Webcam!3. Berikanlah aliran udara dengan kecepatan 0 m/s, dengan mengklik pilihan drop down pada icon atur kecepatan aliran.4. Hidupkanlah motor pengerak kipas dengan mengklik radio button pada ikon menghidupkan power supply kipas.5. Ukurlah Tegangan dan Arus listrik di kawat hot wire dengan cara mengklik ikon ukur.6. Ulangi langkah 2 hingga 4 untuk kecepatan 70, 110, 150, 190, dan 230 m/s!V. Hasil dan Evaluasi

Data Hasil PercobaanNoWaktuKec AnginV-HWI-HW

1102.11253.9

2202.11254.1

3302.11254.4

4402.11254

5502.11253.9

6602.11254.4

7702.11254.2

8802.11253.9

9902.11254.1

101002.11254.5

111702.0554.4

122702.05254.5

133702.04954.6

144702.05254.7

155702.05354.9

166702.05355.1

177702.05155.2

188702.05155.4

199702.05455.5

2010702.05255.7

2111102.03355.2

2221102.03355.1

2331102.03254.9

2441102.03454.8

2551102.03454.7

2661102.03554.7

2771102.03454.8

2881102.03454.9

2991102.03455.2

30101102.03455.5

3111502.02756.4

3221502.02756.2

3331502.02755.8

3441502.02755.3

3551502.02754.9

3661502.02754.8

3771502.02755

3881502.02655.5

3991502.02656.1

40101502.02756.4

4111902.02255.5

4221902.02256.5

4331902.02256.1

4441902.02255

4551902.02255.1

4661902.02156.3

4771902.02156.3

4881902.02255.1

4991902.02255.1

50101902.02256.2

5112302.0256.6

5222302.0255.4

5332302.01955.2

5442302.0256.5

5552302.0255.6

5662302.0255.1

5772302.01956.4

5882302.01956

5992302.01955

60102302.01955.9

Grafik yang menggambarkan hubungan tegangan hotwire terhadap waktu untuk tiap kecepatan udara.

Berdasarkan data yang didapat, kita dapat memperoleh tegangan rata-rata untuk tiap kecepatan. Sehingga, kita dapat menggambarkan hubungan tegangan rata-rata terhadap kecepatan udara. Dengan menganggap tegangan adalah suatu variabel bebas dari pengukur kecepatan. Kita dapat mencari kecepatan berdasarkan tegangan.

Fungsi tersebut dapat diperoleh menggunakan metode Least Square.

Sehingga gradiennya (m) = -0,0004

b = m = 0,000091y = mx + aJadi persamaan fungsi kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hotwire adalahy= -0,0004x + 2,0198Kesalahan relatif = Berdasarkan percobaan dan data yang kita dapat, kita dapat menggunakan kawat hotwire sebagai pengukur kecepatan angin.

VI. Analisis Data

I. Analisis PercobaanPercobaan ini bertujuan untuk menentukan kecepatan angin dengan menggunakan hotwire sebagai sensor. Tegangan yang ada pada hotwire berasal dari kedua ujung probe yang dihubungkan ke suatu sumber tegangan, sedangkan arus yang mengalir disebabkan karena adanya resistansi atau hambatan yang berasal dari kawat pijar. Energi listrik yang mengalir pada single normal probe tersebut akan didisipasikan oleh kawat pijar menjadi energi kalor. Energi listrik yang didisipasi besarnya sebanding dengan tegangan, arus listrik yang mengalir di probe tersebut, serta lamanya waktu arus listrik mengalir. Sebelum dialiri dengan udara atau saat kecepatan udara sebesar 0 m/s, tegangan dan arus listrik yang dihasilkan bersifat konstan, namun ketika probe dialiri dengan kecepatan udara tertentu maka arus dan tegangan yang bekerja akan mengalami perubahan. Pada percobaan ini, kita menggunakan beberapa macam variasi kecepatan udara, seperti 0 m/s, 70 m/s, 110 m/s, 150 m/s, 190 m/s, dan 230 m/s.Perubahan tegangan yang terjadi pada hotwire kawat pijar ini disebabkan oleh beberapa hal. Seperti kecepatan angin yang menerpa kawat pijar tersebut dengan gaya (F) tertentu. Adanya angin yang menerpa kawat pijat juga akan menyebabkan terjadinya perubahan resistansi pada hotwire. Semakin kencang aliran udara yang mengalir pada probe maka tegangan yang terjadi pada sistem akan semakil kecil, sedangankan arus yang mengalir akan semakin besar. Perubahan resistansi ini yang akan menentukan besar kecilnya perpindahan kalor pada probe.

II. Analisis HasilPada dasarnya percobaan telah dilakukan sesuai dengan prosedur yang diperintahkan. Hasil yang diperoleh sudah sesuai dengan rumusan yang ada dimana ketika kawat dialiri dengan udara dengan kecepatan tertentu akan menyebabkan perubahan resistansi pada kawat pijar. Perubahan resistansi ini berbanding lurus dengan tegangan pada probe dan berbanding terbalik dengan arus yang mengalir. Hal ini sesuai dengan rumusan V= I.R.Saat kecepatan udara 0 m/s, tidak ada terjadi perubahan tegangan dan kuat arus tiap waktunya. Ketika kecepatan udara sebesar 70 m/s, terjadi perubahan tegangan dengan rata-rata 2,112 V. Hal itu juga menyebabkan terjadinya perubahan kuat arus. Saat kecepatan dinaikan menjadi 110 m/s, rata-rata tegangan yang dihasilkan sebesar 2,0517 V. Untuk kecepatan 150 m/s, rata-rata tegangan menunjukkan 2,0337 V. Ketika angin menerpa kawat pijar dengan kecepatan 190 m/s, voltmeter menunjukan 2,0218 V. Dan untuk kecepatan 230 m/s, rata-rata tegangan menunjukkan sebesar 2,0195 V. Setiap hasil dari percobaan ini cukup baik, namun tetap tidak akurat. Kesalahan relatif yang terjadi saat melakukan percobaan ini sebersar 22,5%. Kesalahan relatif tergolong kecil, karena tidak terjadi kesalahan sistematik. Hal itu terjadi karena percobaan dilakukan tanpa menyentuk alat kerja dan juga alat pengukurnya. Sehingga tidak terjadi kesalahan dalam pembacaan data.Berdasarkan data percobaan, dapat dilihat jika semakin besar kecepatan angin yang diberikan pada kawat pijar, maka semakin kecil tegangan yang akan dihasilkan, sedangankan arus listrik yang dihasilkan semakin besar.

III. Analisis GrafikGrafik yang diperoleh menunjukan adanya kesinambungan antara data yang diperoleh dengan kondisi yang seharusnya terjadi, yaitu kecepatan angin yang dialirkan pada probe akan berbanding terbalik dengan tegangan yang terjadi pada kawat pijar. Dari sini dapat terlihat bahwa data yang diperoleh sudah cukup sesuai dengan terlihatnya hubungan antara kecepatan aliran angin dengan tegangan yang dihasilkan oleh kawat pijar.Sementara pada grafik yang menunjukan hubungan antara tegangan hotwire dengan waktu, terlihat adanya sedikit perubahan, baik naik maupun turun ketika probe dialiri angin. Hal ini berbeda dengan keadaan dimana kawat pijar sebelum tidak dialiri angin. Hal ini disebabkan karena ketika dialiri angin probe menjadi sedikit tidak stabil, sehingga data yang dihasilkan juga sedikit mengalami fluktuasi. Namun, secara keseluruhan range perubahan datanya sangat kecil.

VII. Kesimpulan Kawat pijar (hotwire) dapat digunakan sebagai sensor dalam mengukur kecepatan udara. Hubungan antar tegangan dengan kecepatan udara menunjukkan berbanding terbalik. Semakin besar kecepatan udara yang diberikan, semakin kecil tegangan yang dihasilkan. Hubungan antar tegangan dengan waktu bersifat fluktuatif. Hal ini disebabkan karena probe cukup tidak stabil. Hubungan antar tegangan dan kuat arus berbanding terbalik. Semakin besar tegangan, semakin kecil kuat arus yang terjadi.

VIII. Referensi Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ, 2000. Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition, John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005. http://sitrampil4.ui.ac.id/kr01