perencanaan sistem aliran fluida pada rancang bangun alat penguji kapasitas radiator

Analisa Hasil Pengujian Mesin Cetak Hot Press PneumatikJRM. Volume 02 Nomor 01 Tahun 2014, 48-54

PERENCANAAN SISTEM ALIRAN FLUIDA PADA RANCANG BANGUN ALAT PENGUJI KAPASITAS RADIATORFandi AhmadD3 Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Surabaya

Email : [email protected] I Made ArsanaJurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Surabaya

Email : [email protected] AbstrakMedia pembelajaran merupakan salah satu komponen pembelajaran yang mempunyai peranan penting dalam kegiatan belajar mengajar di kampus. Sesuai hasil survey yang kami lakukan di laboratorium perpindahan panas Teknik Mesin UNESA, proses pembelajaran mata kuliah perpindahan panas masih kurang efektif dikarenakan belum adanya media pembelajaran, maka dari itu perlu dirancang alat penguji kapasitas radiator, yang didukung dengan perencanaan sistem aliran fluida pada alat tersebut. Tahapan dalam perencanaan sistem aliran fluida pada alat penukar panas panas ini, harus berurutan, mulai dari desain gambar alat, penentuan komponen apa saja yang dibutuhkan, pencarian komponen atau pembelian, kemudian dilanjutkan dengan pembuatan rangka, pembuatan dudukan motor, pembuatan dudukan pompa, pembuatan dudukan flow meter, pembuatan tempat aliran fluida atau pipa dan panel alat penukar panas. Dan langkah terakhir adalah menguji keberfungsian alat kemudian menyimpulkan hasil dari alat tersebut. Hasil pengujian menunjukkan bahwa sistem aliran fluida pada Trainer Perencanaan Sistem Aliran Fluida Pada Rancang Bangun Alat Penguji Kapasitas Radiator cenderung mengalami peningkatan. Tingkat peningkatan terbesar terjadi pada temperatur 80oC pada posisi kran tertutup. Dan terjadi peningkatan aliran fluida pada semua temperature. Pada tekanan IN radiator temperatur 40oC meningkat hingga 0,43 Kg/cm2 pada posisi kran tertutup. Akan tetapi dengan temperatur 800C meningkat hingga 0,53 Kg/cm2 pada posisi kran tertutup. Pada tekanan OUT radiator juga mengalami peningkatan.

Kata Kunci : Sistem Aliran Fluida, Alat Penguji Kapasitas Radiator, Flow MeterAbstractInstructional media is one component of learning has an important role in learning activities on campus . Based on the survey we did in the laboratory heat transfer Mechanical Engineering UNESA , learning courses are less effective heat transfer due to the lack of instructional media , and therefore needs to be designed tester capacity radiator , which is supported by the planning system fluid flow in the device.Stages in the planning system fluid flow in this hot heat exchanger , to be sequentially , starting from the design drawing tool , the determination of the components of what is needed , the search component or purchase , then proceed with the making of the order, the manufacture of motor mounting , manufacture pump holder , holder manufacture flow meter , the manufacture of a fluid flow or pipe and heat exchanger panel . And the last step is to test the functioning of the appliance and then summarize the results of these tools.The results show that the system of fluid flow on Planning Trainer Fluid Flow System Design Tool Tester At Radiator capacity tends to increase . The level of the largest increases occurred in the 80 C temperature at the tap closed position . And an increase in fluid flow at all temperatures . At pressures IN radiator temperature increased to 40 C, 0.43 kg / cm2 at the tap closed position . However, with increasing temperature up to 800C of 0.53 Kg / cm2 at the tap closed position . In OUT pressure radiator also increased .

Keywords : Fluid Flow Systems , Tester Tool Capacity Radiator , Flow Meter

PENDAHULUAN

Setiap individu di era global dituntut untuk mengembangkan kapasitasnya secara optimal, kreatif dan mengadaptasikan diri ke dalam situasi global yang amat bervariasi dan cepat berubah. Setiap individu dituntut memiliki daya nalar kreatif dan berkepribadian yang kompleks. Sekompleks situasi-situasi yang dihadapi (Suprijono, 2009: 2). Salah satu upaya perguruan tinggi untuk memenuhi tuntutan kebutuhan era global adalah dengan mengembangkan media pembelajaran.

Alat penukar panas merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk mempertukarkan energi dalam bentuk panas airan fluida yang berbeda temperatur yang dapat terjadi melalui kontak langsung maupun tidak langsung. Penukar panas tersebut berfungsi untuk melepaskan panas ke udara sekeliling yang terletak pada radiator.Ada beberapa faktor yang mempengaruhi temperatur pada radiator. Tipe inti radiator pada sebuah kendaraan dapat mempengaruhi temperatur air radiator kendaraan tersebut. Tipe inti radiator menurut sirip sirip pendingin nya dibedakan menjadi dua macam; yaitu tipe plat (plate fin type) dan tipe lekukan (currogated fin type). Dimana tipe lekukan mempunyai kemampuan pendinginan yang lebih baik dari tipe plat karena tipe lekukan memiliki susunan pipa tunggal sehingga bentuknya lebih tipis dan lebih ringan sehingga pendinginannya lebih sempurna dari tipe plat.Faktor lainnya yang berpengaruh terhadap temperatur mesin adalah jarak bebas radiator dari kipas pendingin. Semakin jauh jarak bebas radiator dari kipas pendingin maka efektivitas pendinginannya akan semakin kurang sebaliknya bila semakin dekat jarak pemasangan radiator dari kipas pendingin maka efektivitas pendinginannya akan semakin baik.

Jenis fluida pengisi radiatorpun juga dapat mempengaruhi temperatur mesin. Jenis fluida pengisi radiator dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu air dan coolant. Radiator yang menggunakan coolant sebagai fluida pengisinya memiliki efektivitas pendingin lebih baik, karena mempunyai titik didih lebih tinggi dari pada air.

Pada mata kuliah perpindahan panas terdapat suatu kendala dalam berlangsungnya kegiatan belajar mengajar dikarenakan dalam pembelajaran mata kuliah perpindahan panas diperlukan adanya kegiatan praktik sehingga pembelajaran lebih faktual dan mudah dipahami. Kendala tersebut adalah belum adanya kebutuhan media pembelajaran yang berupa Perencanaan Sistem Aliran Fluida Pada Rancang Bangun Alat Penguji Kapasitas Radiator.Dari permasalahan di atas, studi ini hanya mengangkat permasalahan mengenai adanya kebutuhan media pembelajaran yang berupa trainer Perencanaan Sistem Aliran Fluida Pada Rancang Bangun Alat Penguji Kapasitas Radiator.Penelitian ini diharapkan dapat menjadi media pembelajaran untuk mahasiswa Teknik Mesin, dimana salah satu mata kuliahnya adalah perpindahan panas guna meningkatkan pemahaman mahasiswa tentang alat ini dan diupayakan dapat memudahkan mahasiswa dalam memahami materi perpindahan panas, sehingga dapat lebih mengefektifkan proses pembelajaran. Maka dari itu diperlukannya Perencanaan Sistem Aliran Fluida Pada Rancang Bangun Alat Penguji Kapasitas Radiator.METODE Rancangan Penelitian SHAPE \* MERGEFORMAT

SHAPE \* MERGEFORMAT












Skema dan Cara Kerja Alat

Keterangan :1. Tangki Fluida Panas, sebagai penampung danmemanaskan fluida sebelum dialirkan.2. Pompa fluida, untuk mesirkulasikan aliran fluida3. Katup untuk mengukur laju aliran massa (Mass Flow Rate).4. Pengukur tekanan,untuk mengetahui tekanan fluida yang masuk pada dalam pipa.5. Radiator.6. Flow Meter , untuk mengukur laju aliran massa fluida yang masuk dalam pipa.

7. Pipa, sebagai tempat jalur aliran fluida atau sirkulasi fluida ke komponen-komponen lain.Cara kerja alat :

Fluida pemanas dalam tangki fluida dipompa dengan menggunakan pompa fluida penukar panas menuju penukar panas radiator, yang kemudian mengalir kembali menuju tangki fluida dalam siklus tertutup.

Pemanas pada tangki fluida panas dinyalakan dan pemanas diatur sehingga suhu fluida pemanas konstan pada suhu yang diinginkan. Laju aliran fluida pemanas diatur melalui katup. Tekanan fluida dalam aliran diukur melalui pengukur menggunakan pressure gauge dalam aliran. Suhu fluida panas masuk, suhu fluida panas keluar, suhu permukaan kawat, dan suhu permukaan pembuluh diukur menggunakan thermocouple yang terpasang pada masing-masing titik pengukuran sesuai gambar di atas.Rancangan AlatUntuk pengerjaan pembuatan sistem aliran fluida,ada beberapa urutan tahapan yang harus dikerjakan,sebagai berikut : Pembuatan aliran fluida pada tangki Heater Pembuatan aliran fluida pada Pressure Gauge Pembuatan aliran Hand Valve Input dan Output Pembuatan aliran keluar pada Hand Valve InputHasil dari pembuatan aliran fluida, jika dilihat padagambar detail dari alat penukar panas, maka akan kitalihat hasil rancang bangun secara utuh peda gambar dibawah ini.

Perencanaan Sistem Aliran FluidaUntuk pengerjaan pembuatan aliran fluida, ada beberapa urutan tahapan yang harus dikerjakan sebagai berikut :

Pembuatan aliran fluida pada tangki Heater

Pembuatan aliran fluida pada Pressure Gauge.

Pembuatan aliran Hand Valve Input dan Output

Pembuatan aliran fluida keluar pada Hand Valve Input

Jenis Penulisan

Jenis penulisan ini merupakan penulisan yang berbentuk eksperimen, penulisan eksperimen yaitu dimana penulisan dilakukan secara sengaja oleh penulis dengan cara memberikan treatmen (perlakuan tertentu) terhadap subjek penulisan guna mendapatkan suatu kejadian atau keadaan yang akan diteliti, dan mencatat sekaligus menganalisa bagaimana pengaruhnya. Dalam hal ini untuk mengetahui pengaruh temperatur fluida yang masuk terhadap kapasitas penukar panas jenis radiator.HASIL DAN PEMBAHASANHasil Rancang BangunDalam pembuatan suatu alat Tugas Akhir harus dilakukan pengujian. Begitu juga dalam perakitan danpembuatanalatujipenukarpanasjenispembuluhdankawat. Untuk pelaksanaan pengujian ada beberapapersiapanyangharusdilakukan.Pelaksanaanpersiapan yang dilakukan sebagai berikut : Penyediaan Alat

Tangki yang bekerja pada tekanan 1 atm. Air. Thermocouple Heater Radiator Memulai PengujianPada tahap pengujian merupakan salah satu caraunutlak mendapatkan data mengenai performa alattersebut, langkah-langkah pengujian sebagai berikut : Mencatat langkah-langkah proses kerja alat. Mencatat hasil atau data secara proses berlangsung. Menganalisa kekurangan dan kelebihan dari pada alat tersebut.

Pengujian Sistem Aliran Fluida

Untuk tahapan proses pengujian kerja alat adalah sebagi berikut : Siapkan tangki yang sudah terpasang heater dan Thermocouple. Masukkan air kedalam tangki. Atur panas yang diiginkan dengan thermocontrol yang sudah tersambung pada heater atau tidak pakai mengaturnya juga tidak apa-pa, karena hanya mengatur alirannya saja. Nyalakan motor untuk mensirkulasi air ke radiator.

Ukur data setiap 1 menit yang ada pada pressure gauge dan flow meter dengan menvariasikan laju aliran pada kran.

berikut ini adalah hasil pengambilan data pada saat mengalirkan aliran fluida yang disajikan dalam bentuk tabel :

Untuk pengambilan data pada sistem aliran fluida tersebut harus memakai kran/katup aliran keluar pada Hand Valve Input, karena pada katup tersebut, pengambilan datanya lebih mudah dan laju motor tidak terlalu berat. Penulis mengambil data sebanyak 5 kali, karena data ini bisa dipakai perbandingan untuk radiator yang laluannya berbeda, yang mana putaran katup bisa divariasikan. Pada table 4 jika pada katup by pass terbuka penuh maka sistem aliran fluida yang masuk pada sistem kapasitas radiator sebesar 480,48 watt, untuk by pass terbuka sistem yang masuk sebesar 850,08 watt, untuk by pass terbuka sistem yang masuk sebesar 924 watt, untuk by pass terbuka sistem yang masuk sebesar 1034,88 watt dan untuk by pass tertutup penuh sistem yang masuk sebesar 1164,24 watt. Secara umum, dapat disimpulkan bahwa sistem aliran fluida cenderung mengalami peningkatan. Hal itu terjadi karena ketika posisi kran diputar dari terbuka hingga tertutup dan semakin tinggi temperatur pada tangki, maka semakin cepat pula aliran fluida yang melewati pipa saluran pada Trainer Perencanaan Sistem Aliran Fluida Pada Rancang Bangun Alat Penguji Kapasitas Radiator. seperti pada grafik dibawah ini.

Gambar 11. Pengaruh Hubungan Katup By Pass Terhadap Kapasitas RadiatorDari grafik di atas, dapat kita lihat hubungan tekanan dengan posisi katup, yang mana jika katup di tutup lebih banyak, maka tekanan yang ada pada radiator juga bertambah besar, begitu juga sebaliknya. Hasil uji aliran fluida pada penukar panas sudah cukup baik dari alat referensi yang lain, nilai data yang didapatkan juga bisa kita variasikan dengan mengatur kran aliran keluar pada Hand Valve Input, karena laju aliran fluidanya cukup besar nilainya. Begitu juga tidak mengalami kendala yang begitu berarti pada saat proses alat sedang berlangsung, seperti kebocoran pada pipa tersebut..PerawatanPerawatan pada alat penukar panas ini tidak jauh berbeda dengan perawatan alat ataupun mesin lainnya. Perawatan perlu dilakukan sebagai tindakan pencegahan dalam menghindari kerusakan pada komponen alat-alat yang dibutuhkan. Untuk perawatan yang baikharus dilakukan sesuai dengan petunjuk atau buku pedoman dan jauh lebih baik lagi apabila ada kerusakan pada komponen alat yang dibutuhkan gantilah atau perbaiki dengan benar. Perawatan rutin yang perlu dilakukan untukmenjaga performa dari seluruh sistem pada alat dan lebih tahan lama agar bisa digunakan sesuaikebutuhan. Perawatan yang perlu dilakukan sebagaiberikut :. Begitu pula pada alat flowmeter, yang harusdiperhatikan pada olinya agar selalu bersih, agar tidakmempengaruhi atau merusak alat tersebut.PenutupSimpulan

Membuat sistem aliran fluida pada alat penukar panas ini, harus berurutan, mulai dari desain gambar alat,penentuankomponenapasajayangdibutuhkan, pencarian komponen atau pembelian, kemudian dilanjutkan dengan pembuatan rangka, pembuatan dudukan motor, pembuatan dudukan pompa, pembuatan dudukan tangki heater, pembuatan dudukan valve, pembuatan dudukan flow meter, pembuatan tempat aliran fluida atau pipadan panel alat penukar panas. Perawatan pada system aliran fluida ini, yang harus diperhatikan adalah selalu menjaga kebersian air, agar tidak tercampur dengan barang atau kotoran, karena jika airnya kotor, maka sangat berpengaruh pada umur flow meter . Hasil pengujian menunjukkan bahwa sistem aliran fluida pada Trainer Perencanaan Sistem Aliran Fluida Pada Rancang Bangun Alat Penguji Kapasitas Radiator cenderung mengalami peningkatan. Tingkat peningkatan terbesar terjadi pada temperatur 80oC pada posisi kran tertutup. Dan terjadi peningkatan aliran fluida pada semua temperature. Pada tekanan IN radiator temperatur 40oC meningkat hingga 0,43 Kg/cm2 pada posisi kran tertutup. Akan tetapi dengan temperatur 800C meningkat hingga 0,53 Kg/cm2 pada posisi kran tertutup. Pada tekanan OUT radiator juga mengalami peningkatan.Saran

Adanya penyaringan pada air, agar air tetap bersih tidak tercampur dengan bahan-bahan lain ketika akan dilakukan proses pengujian.

Kerangka alat perlu direncanakan kembali untuk meningkatkan efektifitas kerja komponen

Jangan menyalakan heater pada saat tangki tidak berisi fluida, karena menyebabkan terjadinya kerusakan pada sistem pemanas yang khususnya di elemen pemanas (heater).

DAFTAR PUSTAKAAnonim. Penukar Panas, (online) http://id. wikipedia.org/wiki/ Penukar_panas, diakses 22-12-2014.

Anonim. Perpindahan Panas, (online) http://www. google.com/PERPINDAHANPANAS.pdf, diakses 23-12-2014.

Anonim. Mekanisme Perpindahan Panas, (online) http://pcsuite7.blogspot.com/2010/02/mekanisme-perpindahan-kalor.html, diakses 24-12-2014.

Bejan, A., 1993, Heat Transfer, John Willey & Sons, New York.

Cengel, Y.A., 1998, Heat Transfer a Practical Approach, McGraw-Hill, NewYork.

Incropera, Frank P., DeWitt, David P., 1996, Fundamentals of Heat and Mass transfer, John Wiley & Sons, New York.

Kreith, F dan Prijono, A., 1986, Prinsip-Prinsip Perpindahan Panas, Edisi Ketiga, Penerbit Erlangga, Jakarta.

Sumber : http://www.chem-is-try.org/penukar panas, diakses 26-12-2014.

Sumber : http://ikkholis27.files.wordpress.com/tangki-fuida, diakses 26-12-2014.

Sumber : http://fluida-bg.com/pompa-fulida, diakses 26-12-2014.

Sumber : http://msidik.files.wordpress.com/motor, diakses 26-12-2014.

Sumber : http://wa2010.ee.itb.ac.id/katup, diakses 26-12-2014.

Sumber : http://glassbox-design.com/pressure-gauge, diakses 26-12-2014.

Sumber : http://image.dhgate.com/digital-temperature-controller-thermocouple, diakses 26-12-2014START

MENENTUKAN MASALAH:

Aliran Fluida Pada Radiator

MENENTUKAN TOPIK:

Perencanaan Sistem Aliran Fluida Pada Rancang Bangun Alat Penguji Kapasitas Radiator.

MERANCANG AWAL:

Menentukan bentuk, ukuran, dan bahan yang akan digunakan.

Membuat desain autocad.

Membuat desain pipa aliran fluida.

MENYUSUN PROPOSAL TA

TIDAK

SEMINAR PROPOSAL

YA

MEMBUAT DAN MERAKIT SALURAN ALIRAN FLUIDA

PENGAMBILAN DATA

DATA HASIL PENELITIAN

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

SIMPULAN

FINISH

Gambar 1. Flowchart Pengujian Mesin Aliran Fluida

Gambar 2. Skema Alat Penguji Kapasitas Radiator

Gambar 3. Rancang Bangun Alat Penguji Kapasitas Radiator Secara Utuh

Gambar 4. Aliran Pada Tangki Heater

Gambar 5. Pressure Gauge yang sudah terpasang

Gambar 6. Hand Valve Input dan Output

Gambar 7. Katup pengatur aliran fluida

Gambar 8. Grafik hasil pengujian aliran fluida pada mass flow rate

Gambar 9. Grafik hasil pengujian tekanan pada IN radiator

Gambar 10. Grafik hasil pengujian tekanan pada OUT radiator

4951

perencanaan sistem aliran fluida pada rancang bangun alat penguji kapasitas radiator

Documents