skripsi - digital library uns/simulasi... · skripsi. surakarta: jurusan teknik industri fakultas...

SIMULASI TEMPERATURE CONTROL SYSTEM PADA INTERNAL

FLOW FLUIDA VISCOUS DENGAN MENGGUNAKAN PERANGKAT

LUNAK CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS)

Studi Kasus Temperature Control System Tipe II untuk

Lini Produksi Kecap PT. Lombok Gandaria

Skripsi

YULIA PUTRI DAMAYANTI

I 1307060

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2012

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

SIMULASI TEMPERATURE CONTROL SYSTEM PADA INTERNAL

FLOW FLUIDA VISCOUS DENGAN MENGGUNAKAN PERANGKAT

LUNAK CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS)

Studi Kasus Temperature Control System Tipe II untuk

Lini Produksi Kecap PT. Lombok Gandaria

Skripsi Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

YULIA PUTRI DAMAYANTI

I 1307060

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2012


commit to user


commit to user

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur Penulis panjatkan kepada Allah swt. atas berkat dan

karunia-Nya sehingga Penulis dapat menyelesaikan laporan skripsi ini. Shalawat

serta salam kepada Rasulullah Muhammad SAW, Al Amin suri tauladan kita.

Dalam proses penyusunan laporan ini, Penulis banyak dibantu oleh pihak-pihak

yang secara langsung maupun tidak langsung telah memberikan bantuan dan

dukungan yang sangat berharga. Oleh karena itu, pada kesempatan ini Penulis

ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak dan ibu, kedua orang tua tercinta yang selalu memberikan semangat,

dukungan, doa, perhatian, kasih sayang, dan nasehat untuk selalu sabar atas

setiap persoalan di perjalanan hidupku.

2. Eka Hati Cakra Jaya, satu-satunya kakak laki-lakiku yang selalu memberikan

dorongan dalam menyelesaikan skripsi serta Sugesti Sri Linuwih, kakak

perempuanku tersayang yang telah memberikan pencerahan ketika galau saat

bimbingan, dan si kecil Akila Putri Cakra Jaya yang selalu memberikan

keceriaan lewat senyum manisnya.

3. Simbah Uti yang senantiasa memberikan doa-doa terbaiknya untukku.

4. Keluarga besar yang tak henti-hentinya membantu dan mendukung.

5. Bapak Dr. Cucuk Nur Rosyidi, ST, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Industri

atas segala fasilitas yang diberikan selama masa perkuliahan.

6. Bapak Ilham Priadythama, ST, MT dan Ibu Ari Diana Susanti, ST, MT selaku

dosen pembimbing skripsi I dan dosen pembimbing skripsi II yang selalu

membimbing, memberikan wawasan dan motivasi selama penyusunan laporan

skripsi.

7. Bapak Wakhid Ahmad Jauhari, ST, MT dan Bapak Roni Zakaria, ST, MT

selaku dosen penguji skripsi I dan dosen penguji skripsi II yang memberikan

kritik dan saran untuk perbaikan laporan skripsi.

8. Bapak Wakhid Ahmad Jauhari, ST, MT selaku Pembimbing Akademis, atas

segala bimbingan dan nasehatnya selama ini.

9. Segenap Dosen-Dosen Teknik Industri Universitas Sebelas Maret atas

pendidikan yang diberikan dan seluruh staf-staf yang telah banyak membantu.


commit to user

10. Dian Noor Rahmad, sahabat yang selalu menunjukkan bahwa apapun yang

terjadi air harus terus mengalir. Terima kasih atas setiap waktu yang selalu

tersedia ketika perlu tempat lain saat kredit masalah memenuhi catatan

memori otak kecil.

11. Sahabat-sahabatku tersayang Dwi Tristiyanti Murdaningsih, Moch.

Awaluddin Burhani, dan Ida Tri Sabekti, karena semangat dan dukungan

kalian kata menyerah itu tak sempat mampir. Kalian sahabat terbaikku.

12. Asnia Ervita, sahabat sekaligus kakak. Thank’s a lot for all my sist!! Arigatou

Gozaimashita.

13. Teman seperjuangan dalam menghadapi suka duka skripsi Wahyu Prabawati

Putri Handayani dan Yulian Chossa Pratama, terima kasih atas segala

dukungannya.

14. Mbak Putri yang selalu menemani dalam galau, resah, dan lemah semangat.

Akhirnya skripsiku selesai.

15. Miftahur Rosyad yang memberikan banyak nasehat ketika galau, resah, dan

gelisah datang menyapa.

16. Mas Rully, terima kasih untuk segala bantuannya.

17. Sahabat-sahabatku di Teknik Industri, mbak Putri, Miftah, Witjak, Indra,

Tiwi, Sally, Ajeng, Zakiah, Yustin, Siwi, Nurul, Sustika, Diah, Ebi, Nanung,

Catur, Yopie terimakasih atas kebersamaan dan dukungannya selama ini. I’ll

always miss u all..!

18. Teman-teman seperjuangan di periode seminar dan sidang yang sama Warih,

Indra, Tiwi, Endah, Winarno, Novi, Hendy, Toto, Catur, Michan, Sally,

Miftah, Wulan, Agung, Terima kasih untuk kebersamaan di depan Jurusan,

informasi-informasi, dan semua-muanya.

19. Teman-teman Teknik Industri Non Reguler 2007, Beni, Acik, Filina, Witjak,

Indra, Yopie, Miftah, Monica, Catur, Rani, Rina, Ajeng, Siwi, Aris, Bayu,

Ebi, Bobo, David, Desi, Diah, Mita, Nanung, Novi, Nurul, Sally, Pendi,

Slamet, Silmie, Vincent, Sustika, Putri, Yustin, Zakiah atas segala kenangan

indah dan kehidupan kampus yang penuh warna.


commit to user

20. Teman-temanku angkatan 2007 di Teknik Industri, yang telah bersama-sama

berjuang dalam menyelesaikan studi Strata 1. Semoga persahabatan kita selalu

terjaga dalam ikatan ukhuwah yang indah.

21. Seluruh keluarga besar Teknik Industri, yang tidak dapat disebutkan satu per

satu.

22. Saudara-saudaraku di SKI FT, especially PHT 2007 (Rahma, Arum, Wulan,

Tiara, Mita, Lisa, Ratna, et.al) terima kasih atas doa dan semangatnya.

Semoga ukhuwah kita tetap terjaga dan semakin erat.

23. Keluarga kedua di kos especially Yuli dan Rizky terima kasih atas

semangatnya selama ini, dan juga untuk Tira, Mimi, Mbak Nani, Sri, Ika,

Santi, Widya, Nana, Dian.

24. Ariani dan Tyas teman yang sangat membantu dalam mencarikan software

Fluent yang membuat pusing. Terima kasih atas bantuannya semoga suatu saat

nanti dapat kuucapkan terima kasih secara langsung.

25. Semua pihak yang belum tertulis di atas, yang telah banyak membantu dalam

proses pengerjaan skripsi ini.

Akhir kata Penulis berharap semoga laporan skripsi ini dapat berguna bagi

Penulis pribadi, bagi Jurusan Teknik Industri dan untuk siapa saja yang

membutuhkan. Penulis menyadari bahwa penyusunan laporan ini masih jauh dari

sempurna karena segala keterbatasan yang ada. Oleh sebab itu, dengan segenap

kerendahan hati Penulis menerima saran dan kritik untuk perbaikan atas

kekurangan yang ada.

Surakarta, Maret 2012

Penulis


commit to user

ABSTRAK

Yulia Putri Damayanti, I1307060, SIMULASI TEMPERATURE CONTROL SYSTEM PADA INTERNAL FLOW FLUIDA VISCOUS DENGAN MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS) STUDI KASUS TEMPERATURE CONTROL SYSTEM TIPE II UNTUK LINI PRODUKSI KECAP PT. LOMBOK GANDARIA. Skripsi. Surakarta: Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Januari 2012.

Permasalahan yang terjadi pada sistem yang sangat kompleks biasanya diselesaikan dengan menggunakan simulasi dengan model numerik. Temperature Control System tipe II adalah penyempurnaan rancangan dari Temperature Control System (TCS) sebelumnya. Permasalahan pada Temperature Control System tipe II adalah kondisi kecap yang tidak dapat diprediksi ketika mengalir di sepanjang Temperature Control System dan ketika kecap mengalir keluar dari sistem. Penelitian dilakukan dengan membuat simulasi Temperature Control System tipe II untuk mengetahui performansi TCS sehingga dapat disempurnakan pada pengembangan selanjutnya.

Penelitian menggunakan CFD (Computational Fluid Dynamics) dengan aplikasi Fluent 6.3 26. Aplikasi Fluent memiliki tiga tahap. Tahap pertama adalah preprocessing yaitu tahap membuat model. Tahap kedua adalah solving CFD yaitu tahap untuk mencari solusi dan menghitung model. Tahap terakhir adalah postprocessing CFD yaitu tahap untuk menampilkan hasil berupa gambar, kurva, dan animasi.

Hasil simulasi menampilkan distribusi temperatur dan kecepatan aliran udara di dalam case dan fluida CMC di dalam pipa. Hasil tersebut ditemukan bahwa temperatur pada permukaan pipa masih belum homogeny dan hanya area kecil yang menyerap panas secara baik. Dari simulasi, juga dapat diketahui bahwa mengurangi diameter case dapat meningkatkan performansi dari Temperature Control System.

Kata Kunci : temperature control, fluida viscous, internal flow, computational fluid dynamics

xix + 75 halaman; 2 tabel; 34 gambar Daftar Pustaka: 23 (1984 - 2010)


commit to user

ABSTRACT

Yulia Putri Damayanti, I1307060, SIMULATION OF TEMPERATURE CONTROL SYSTEM ON THE INTERNAL FLOW OF VISCOUS FLUID USING CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS) SOFTWARE CASE STUDY TEMPERATURE CONTROL SYSTEM TYPE II IN KETCHUP PRODUCTION LINE PT. LOMBOK Gandaria. Final Assigment. Surakarta: Industrial Engineering Department, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, March 2012.

Problems that happen on a very complex system ususally solve by using

simulation with numerical models. Temperature Control System type II is an improvement design of previous Temperature Control System. Problem in the Temperature Control System type II is an uncertain condition of ketchup whether it was flowing through Temperature Control System or when it flowing out of the system. The research done by creating simulation of Temperature Control System type II in order to determine its performance so that it can be improved on the next development.

The research used CFD (Computational Fluid Dynamics) with Fluent 6.3 26 application. Fluent application has three steps. The first is preprocessing, in the step is making model. The second is solving CFD, in the step for searching solution and counting model. And the last is postprocessing CFD, in the step to show the result, that is a picture, curve, and animation.

The simulations can show temperature distribution and flow velocity of air in the case and CMC fluid in the pipe. It could be found that the temperature on the pipe surface was still not homogeneous and only small area acquired good heating. From the simulation, it also could be found that a reduction of case diameter can improve the overall performance of Temperature Control System.

Keywords : temperature control, fluida viscous, internal flow, computational fluid

dynamics xix + 75 pages; 2 tables; 34 images References: 23 (1984 - 2010)


commit to user

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL………………………………………………………… i

LEMBAR PENGESAHAN……………………………………………..… ii

LEMBAR VALIDASI………………………………………………..…… iii

SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH………… iv

SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH……………… v

KATA PENGANTAR………………………………………………..……… vi

ABSTRAK……………………………………………………..………..…… ix

ABSTRACT………………………………………………………………… x

DAFTAR ISI ……………………………………………………..……….. xi

DAFTAR TABEL………………………………………………..………… xiv

DAFTAR GAMBAR..…………………………………………..…….…..… xv

BAB I PENDAHULUAN I - 1

1.1 Latar Belakang Masalah………………………………….. I - 1

1.2 Perumusan Masalah…………………………………..…… I - 3

1.3 Tujuan Penelitian…………………………………..…….… I - 3

1.4 Manfaat Penelitian…………………………………..……. I - 3

1.5 Batasan Masalah…………………………………..…….… I - 3

1.6 Asumsi…………………………………..…….…..……… I - 4

1.7 Sistematika Penulisan…………………………………..… I - 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA II - 1

2.1 Simulasi…………………………………..…….…..……… II - 1

2.1.1 Sistem Simulasi…………………………………..… II - 1

2.1.2 Pemodelan Sistem………………………………….. II - 2

2.1.3 Sistem Diskret dan Kontinyu………………………… II - 4

2.2 Metode Numeris…………………………………..…….… II - 5

2.2.1 Tahap-tahap Memecahkan Persoalan Secara Numeris II - 7

2.2.2 Simulasi Numeris Pada Dinamika Fluida…………… II - 8

2.3 Meshing…………………………………..…….…..……… II - 9

2.3.1 Meshing di Bidang 2D……………………………… II - 9

2.3.2 Meshing di Bidang 3D……………………………… II - 10

2.4 Perpindahan Panas…………………………………..……. II - 12


commit to user

2.4.1 Perpindahan Panas Secara Konduksi, Konveksi,

Radiasi………..………..………..………..…………

II

- 12

2.5 Mekanika Fluida…………………………………..…….… II - 13

2.5.1 Definisi Fluida…………………………………..…… II - 13

2.5.2 Kerapatan Massa (ρ) ………………………………… II - 14

2.5.3 Kekentalan (Viskositas) suatu Fluida………………… II - 15

2.5.4 Laju Aliran Fluida……………………………………. II - 15

2.5.5 Aliran Fluida dalam Pipa…………………………….. II - 17

2.6 CFD (Computational Fluid Dynamics) …………………… II - 18

2.6.1 Proses Simulasi CFD………………………………… II - 19

2.6.2 Simulasi Fluent…………………………………..…… II - 20

2.7 Kajian Pustaka…………………………………..…….….. II - 20

2.7.1 Penelitian Terdahulu………………………………… II - 20

2.7.2 State of The Art (SOTA) …………………………… II - 22

BAB III METODOLOGI PENELITIAN III - 1

3.1 Identitas Penelitian…………………………………..……. III - 1

3.2 Kerangka Pikir…………………………………..…….….. III - 1

3.3 Metode Penelitian…………………………………..…….… III - 3

3.3.1 Tahap Studi Awal…………………………………..… III - 5

3.3.2 Tahap Pengumpulan dan Pengolahan Data………… III - 6

3.3.3 Tahap Analisis dan Interpretasi Hasil……………… III - 8

3.3.4 Kesimpulan dan Saran……………………………… III - 8

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA IV - 1

4.1 Identifikasi dan Deskripsi Permasalahan………………… IV - 1

4.2 Pembuatan Simulasi CFD (Computational Fluid Dynamics) IV - 6

A. Processing CFD (Computational Fluid Dynamics) …… IV - 6

B. Solving CFD (Computational Fluid Dynamics) ……… IV - 8

C. Postprocessing CFD (Computational Fluid Dynamics) IV - 11

4.3. Analisis Sistem dan Kinerja TCS (Temperature Control

System) ……………………………………………………

IV

- 17

BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL V - 1

5.1 Analisis Hasil Penelitian………………………………….. V - 1


commit to user

5.1.1 Analisis Hasil Simulasi……………………………… V - 1

5.1.2 Rekomendasi Perbaikan Rancangan TCS…………… V - 5

5.2 Interpretasi Hasil Penelitian……………………………… V - 14

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN VI - 1

6.1 Kesimpulan…………………………………..…….…..….. VI - 1

6.2 Saran…………………………………..…….…..………… VI - 1

DAFTAR PUSTAKA xix


commit to user

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 4.1 Tabel data hasil pengukuran waktu pengisian udara pada

kantung udara……………....……………....…………….... IV - 10

Tabel 5.1 Tabel hasil perlakuan rekomendasi sistem TCS…………… V - 7


commit to user

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Cara Mempelajari Sistem ……………………………… II - 2

Gambar 2.2 Bidang Mesh Single Block dan Penggambaran Logika … II - 10 Gambar 2.3 Bidang Mesh Double Block dan Penggambaran Logika II - 11 Gambar 2.4 Bidang Mesh Tidak Terstruktur ………………………… II - 11 Gambar 2.5 Bidang Mesh dengan Grid yang hanya Memuat Tetrahedra……………………………………………… II - 12 Gambar 2.6 Bidang Mesh dengan Grid yang Memuat Heksahedra, Piramid, dan Tetrahedral………………………………… II - 12 Gambar 2.7 Mode Perpindahan Panas Konduksi, Konveksi, Radiasi .. II - 14 Gambar 2.8 Kecepatan Parabolic di dalam Sebuah Jalan Lintasan

Aliran Lingkaran ……………………………………….. II - 16 Gambar 2.9 Saluran Terbuka dan Tertutup……………..………..…… II - 17 Gambar 2.10 Gambar Aliran Laminer dan Aliran Turbulen ………… II - 18 Gambar 2.11 State of The Art (SOTA) Penelitian Temperature Control System..………..……………………………………….. II - 25 Gambar 3.1 Model Kerangka Pikir Penelitian..……………………… III - 2 Gambar 3.2 Influence Diagram Penelitian………………………….… III - 3

Gambar 3.3 Metodologi Penelitian………………………….………... III - 4

Gambar 3.4 Tahap simulasi CFD Fluent………………………….… III - 7

Gambar 4.1 Layout tangki, pipa, dan mesin filler (tampak atas) …… IV - 1

Gambar 4.2 Temperature Control System Tipe I………..………..… IV - 3

Gambar 4.3 Diagram sistem pemanasan kecap menggunakan

Temperature Control System tipe I disesuaikan kondisi

di PT. Lombok Gandaria..………..…… ..………..…….. IV - 3

Gambar 4.4 Diagram kerangka pikir pembuatan simulasi CFD pada

Temperature Control System..………..…… ..………..… IV - 4

Gambar 4.5 Diagram penyelesaian proses fisik Temperature Control

System menggunakan simulasi CFD..………..…… ..….. IV - 5

Gambar 4.6 Gambaran aliran udara pada Temperature Control

System pada CAD..………..…… ..…….. ..………..…… IV - 7

Gambar 4.7 Gambar geometri Temperature Control System pada

Gambit..………..…… ..…….. ..………..…… ..…….. .. IV - 7


commit to user

Gambar 4.8 Gambar mesh pipa pada Gambit..………..…… ..…….. .. IV - 7

Gambar 4.9 Kontur temperatur pada Temperature Control System..… IV - 12

Gambar 4.10 Kontur temperatur pada sirip di dalam case..………..… IV - 14

Gambar 4.11 Kontur kecepatan aliran pada Temperature Control

System..………..…… ..…….. ..………..…… ..…….. .. IV - 15

Gambar 4.12 Kontur kecepatan aliran pada sirip ke-9 di dalam case….. IV - 16

Gambar 4.13 Kontur kecepatan aliran fluida di dalam pipa galvanis….. IV - 17

Gambar 5.1 Distribusi temperatur pada TCS..………..…… ..…….. .. V - 2

Gambar 5.2 Aliran kecepatan pada TCS..………..…… ..…….. .. ..… V - 2

Gambar 5.3 Penyebab distribusi temperatur dan kecepatan aliran

udara kurang sempurna..………..…… ..…….. .. ..…… V - 3

Gambar 5.4 Potensi penyebab distribusi temperatur dan kecepatan

aliran udara di dalam case kurang sempurna..………..… V - 4

Gambar 5.5 Potensi penyebab distribusi temperatur dan kecepatan

aliran fluida CMC di dalam pipa kurang sempurna..…… V - 5

Gambar 5.6 Diagram sederhana sistem TCS………………………… V - 7

GAMBAR


commit to user

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG MASALAH

Simulasi merupakan suatu teknik meniru operasi-operasi atau proses-

proses yang terjadi dalam suatu sistem dengan bantuan perangkat komputer dan

dilandasi oleh beberapa asumsi tertentu sehingga sistem tersebut bisa dipelajari

secara ilmiah (Law dan Kelton, 1991). Pada umumnya simulasi digunakan untuk

menyelesaikan permasalahan yang sangat sulit diselesaikan dengan cara analisis,

memiliki ukuran data dan kompleksitas yang tinggi, dan sangat sulit

diimplementasikan secara langsung, karena biaya yang sangat tinggi. Dalam kasus

seperti ini model dasar simulasi tersebut biasanya menggunakan model numerik.

Menurut Chapra dan Canale (1991) metode numerik dapat digunakan apabila

suatu persoalan tidak dapat diselesaikan dengan metode analitik terutama pada

sistem yang sangat kompleks.

Kasus pengaturan temperatur dari produk kecap menggunakan TCS

(Temperature Control System) tipe I yang dilakukan Permatasari (2010) dapat

dikategorikan kasus yang kompleks. Kasus ini tergolong tipe internal flow fluida

viscous yang mana kecap kental mengalir di dalam pipa sementara pengaturan

temperatur menggunakan kalor yang berasal dari luar pipa. Kinerja TCS saat ini

masih belum sempurna dengan kemampuan pemanasan yang masih rendah.

Rancangan Temperature Control System tipe I menggunakan elemen pemanas

dengan daya 1600 watt, namun kalor yang masuk ke dalam sistem masih banyak

yang hilang karena sistem isolasi yang belum sempurna. Temperature Control

System tipe I menggunakan isolasi panas dari alumunium foil yang kurang dapat

menahan kalor yang keluar dari sistem karena bahannya yang tipis. Material yang

digunakan untuk sirip yaitu dari alumunium 0,15 mm, akan tetapi kurang dapat

menahan kalor yang masuk ke dalam casing.

Desain prototipe yang dirancang oleh Permatasari (2010) telah

direkonstruksi ulang menjadi Temperature Control System tipe II di laboratorium

P3 untuk lebih menyempurnakan kinerja Temperature Control System. Beberapa


commit to user

pengembangan dari Temperature Control System tipe II yaitu menggunakan

elemen pemanas dengan daya 1400 watt, akan tetapi mengganti isolasi panas yang

digunakan pada Temperature Control System tipe I dengan menggunakan

alumunium 0,3 mm dan meratakan celah pada case untuk dapat menahan kalor

agar tidak keluar dari sistem. Material sirip juga diganti tembaga 0,5 mm untuk

dapat lebih menahan kalor yang masuk ke dalam casing.

Pada Temperature Control System, semua yang dialami kecap di dalam

pipa tidak dapat diketahui secara pasti dan kondisi kecap saat keluar dari sistem

juga tidak bisa diprediksi secara akurat. Dengan demikian, usaha perbaikan

terhadap alat ini masih sulit dilakukan. Apabila dapat dilakukan, geometri alat

tersebut masih mempertahankan desain yang lama. Karena permasalahan inilah

maka diperlukan sebuah simulasi sistem yang diharapkan dapat memberikan

informasi yang nantinya dapat digunakan untuk meningkatkan kinerja TCS.

Temperature Control System tipe II menjadi data awal untuk membuat simulasi

dari Temperature Control System. Simulasi yang dihasilkan nantinya dapat

digunakan untuk mengetahui kinerja dari alat tersebut. Informasi ini diperlukan

untuk dapat meningkatkan lagi kinerja desain alat yang sudah ada, karena pada

desain tersebut diduga masih akan terdapat pola aliran udara yang menyebabkan

efektifitas alat ini masih belum optimum.

Ada beberapa perangkat lunak simulasi yang dapat digunakan untuk

menyelesaikan masalah yang telah dijelaskan sebelumnya, diantaranya adalah tipe

simulasi yang digunakan untuk keperluan sistem kontrol dengan fitur visualisasi

yang sangat baik. Sayangnya, sistem ini mempunyai kelemahan yaitu tidak bisa

digunakan untuk menganalisis karakteristik fluida secara detail, misalnya

perangkat lunak simulasi Labview. Di samping itu, simulasi yang detail dalam hal

menjelaskan informasi karakteristik fluida biasanya memiliki visualisasi yang

kurang baik dan cenderung rumit dalam pembuatan modelnya, misalnya simulasi

menggunakan Matlab. Atau simulasi yang dibuat sendiri dengan berbasis bahasa

pemrograman tertentu. Salah satu tipe simulasi yang handal, baik dalam hal

visualisasi dan penjelasan detail informasi karakteristik fluidanya adalah simulasi

berbasis CFD (Computational Fluid Dynamics). CFD adalah ilmu yang

mempelajari cara memprediksi aliran fluida, perpindahan panas, reaksi kimia, dan


commit to user

fenomena lainnya dengan menyelesaikan persamaan-persamaan matematika,

(Tuakia, 2008). Salah satu penelitian yang berhasil memanfaatkan simulasi

berbasis CFD adalah penelitian yang dilakukan oleh Sudibyo, dkk. (2010).

Penelitian ini membahas mengenai karakteristik turbin propeler head rendah

sekaligus cara untuk meningkatkan aliran fluida pada alat tersebut. Hasil simulasi

yang dilakukan menunjukkan karakteristik propeler yaitu kenaikan debit akan

menaikkan putaran turbin, karena putaran sebanding dengan nilai daya, maka

daya turbin juga akan semakin naik.

Berdasarkan uraian yang telah diutarakan sebelumnya, penelitian ini

memandang perlunya sebuah simulasi CFD (Computational Fluid Dynamics)

untuk mengkaji karakteristik fluida serta memberikan rekomendasi untuk

meningkatkan kinerja dari Temperature Control System yang telah dirancang oleh

Permatasari (2010). Hasil dari penelitian ini dapat digunakan untuk memperoleh

rekomendasi perbaikan Temperature Control System pada internal flow fluida

viscous.

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, maka rumusan masalah

dari penelitian ini adalah bagaimana simulasi Temperature Control System pada

internal flow fluida viscous untuk kecap menggunakan CFD (Computational

Fluid Dynamics).

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Tujuan utama dari penelitian ini yaitu menghasilkan simulasi Temperature

Control System pada internal flow fluida viscous untuk mengetahui karakteristik

dan kinerja alat tersebut. Untuk mencapai tujuan utama tersebut, perlu dirumuskan

tujuan-tujuan khusus sebagai berikut:

1. Memodelkan sistem fisik dari Temperature Control System pada internal flow

fluida viscous.

2. Menganalisis sistem dan kinerja Temperature Control System pada internal

flow fluida viscous.


commit to user

1.4 MANFAAT PENELITIAN

Manfaat yang yang diharapkan dari penelitian ini yaitu memperoleh

rekomendasi untuk perbaikan alat Temperature Control System pada internal flow

fluida viscous. Rekomendasi yang diperoleh digunakan untuk meningkatkan

kinerja desain alat yang sudah ada (Temperature Control System tipe II) agar

pemanasan yang terjadi di dalamnya dapat merata dan menghasilkan kecap sesuai

temperatur yang diharapkan yaitu pada temperatur 33oC – 34oC.

1.5 BATASAN MASALAH

Batasan masalah yang digunakan dalam penelitian ini yaitu:

1. Perangkat lunak yang digunakan untuk simulasi Temperature Control System

pada internal flow fluida viscous adalah simulasi Fluent 6.3 26.

2. Fluida viscous yang digunakan adalah cairan CMC (Carboxymethyl Cellulosa)

sebagai fluida untuk mewakili karakteristik kecap.

1.6 ASUMSI

Asumsi yang digunakan dalam penelitian ini yaitu:

1. Adanya penyimpangan dimensi akibat instalasi penyambungan atau proses

manufaktur diabaikan.

1.7 SISTEMATIKA PENULISAN

Penulisan penelitian dalam laporan tugas akhir ini mengikuti uraian yang

diberikan pada setiap lab yang berurutan untuk mempermudah pembahasannya.

Pokok masalah dibagi menjadi enam bab yang dijelaskan di bawah ini.

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini berisikan pendahuluan yang meliputi latar belakang,

perumusan masalah, tujuan penelitian, pembatasan masalah, dan

sistematika penulisan.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Tinjauan pustaka berisi mengenai landasan teori yang mendukung

dan terkait langsung dengan penelitian yang akan dilakukan dari

buku, jurnal penelitian, dan sumber literature lain.


commit to user

BAB III : METODOLOGI PENELITIAN

Pada metodologi penelitian diuraikan langkah penelitian yang

merupakan gambaran kerangkan berpikir dalam melakukan

penelitian dari awal sampai akhir.

BAB IV : PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

Bab IV berisi tentang data-data atau informasi yang diperlukan

dalam menganalisis permasalahan yang ada, serta pengolahan data

dengan menggunakan metode yang ditentukan.

BAB V : ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL

Analisis berisi penjelasan dari output yang didapatkan pada

tahapan pengumpulan dan pengolahan data, interpretasi hasil

merupakan ringkasan singkat dari hasil penelitian.

BAB VI : KESIMPULAN DAN SARAN

Bagian kesimpulan dan saran berisi tentang kesimpulan yang

diperoleh dari pengolahan data dan analisis yang telah dilakukan

serta rekomendasi yang diberikan untuk perbaikan.


commit to user

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menguraikan tinjauan pustaka yang memuat teori-teori relevan dan

mendukung analisis serta pemecahan masalah yang terdapat pada penelitian ini.

2.1 SIMULASI

Simulasi dapat diartikan sebagai suatu sistem yang digunakan untuk

memecahkan atau menguraikan persoalan-persoalan dalam kehidupan nyata yang

penuh dengan ketidakpastian dengan tidak atau menggunakan model atau metode

tertentu dan lebih ditekankan pada pemakaian komputer untuk mendapatkan

solusinya, (Kakiay, 1970). Beberapa model dapat dikembangkan dengan cukup

sederhana untuk diselesaikan menggunakan metode matematika. Beberapa solusi

dapat dapat diperoleh dengan menggunakan kalkulus diferensial, teori

probabilitas, metode aljabar, atau teknik matematika yang lain. Solusi ini biasanya

mengandung satu atau lebih parameter numeris yang disebut performansi

pengukuran sistem. Namun, banyak sistem di dunia nyata yang sangat kompleks

dengan model pada sistem yang tidak mungkin diselesaikan dengan cara analitis.

Dalam hal ini, numeris, simulasi berbasis komputer dapat digunakan untuk meniru

perilaku sistem setiap waktu. Dari simulasi, data dikumpulkan sebagaimana

sistem nyata yang sedang diobservasi. Simulasi ini menghasilkan data yang

digunakan untuk memperkirakan ukuran dari performansi sistem (Banks, 2000).

2.1.1 Sistem Simulasi

Dalam simulasi tak pernah lepas dari sebuah sistem. Sistem adalah

kumpulan objek yang saling berinteraksi dan bekerja sama untuk mencapai tujuan

logis dalam suatu lingkungan yang kompleks, (Kakiay, 1970).. Di dalam

mempelajari sistem dari suatu persoalan yang harus diselesaikan, diperlukan

metode ataupun model untuk menguraikan sistem tersebut. Apabila

memungkinkan maka analisis untuk menyelesaikan persoalan tersebut dapat

dilakukan sepanjang persoalan itu dapat dievaluasi dan untuk melaksanakannya

tidak banyak membutuhkan waktu. Untuk keperluan yang lebih mendalam, solusi


commit to user

analitis mungkin tidak dapat diperoleh, karena itu digunakan sistem simulasi.

gambar 2.1 menunjukkan cara mempelajari simulasi.

Gambar 2.1 Cara Mempelajari Sistem Sumber : Law and Kelton, 1991

2.1.2 Pemodelan Sistem

Ada beberapa cara untuk dapat merancang, menganalisis dan

mengoperasikan suatu sistem. Salah satunya adalah dengan melakukan

pemodelan. Model adalah alat yang sangat berguna untuk menganalisis maupun

merancang sistem, (Kakiay, 1970). Model didefinisikan sebagai suatu deskripsi

logis tentang bagaimana sistem bekerja atau komponen-komponen berinteraksi.

Dengan membuat model dari suatu sistem maka diharapkan dapat lebih mudah

untuk melakukan analisis. Hal ini merupakan prinsip pemodelan, yaitu bahwa

pemodelan bertujuan untuk mempermudah analisis dan pengembangannya.

Melakukan pemodelan adalah suatu cara untuk mempelajari sistem dan

model itu sendiri dan juga bermacam-macam perbedaan perilakunya.

1. Eksperimen dengan sistem aktual dan eksperimen dengan model sistem.

Jika suatu sistem secara fisik memungkinkan dan tidak memakan biaya

yang besar untuk dioperasikan sesuai dengan kondisi ataupun skenario yang kita

inginkan maka cara ini merupakan cara yang terbaik karena hasil dari eksperimen

ini benar-benar sesuai dengan sistem yang dikaji. Namun sistem seperti itu jarang

sekali ada dan penghentian operasi sistem untuk keperluan eksperimen akan


commit to user

memakan biaya yang sangat besar. Selain itu untuk sistem yang belum ada atau

sistem yang masih dalam rancangan maka eksperimen dengan sistem aktual jelas

tidak bisa dilakukan sehingga satu-satunya cara adalah dengan menggunakan

model sebagi representasi dari sistem aktual.

2. Model Fisik dan Model Matematis.

Model fisik mengambil dari sebagian sifat fisik dari hal-hal yang

diwakilinya, sehingga menyerupai sistem yang sebenarnya namun dalam skala

yang berbeda. Walaupun jarang dipakai, model ini cukup berguna dalam rekayasa

sistem. Dalam penelitian, model matematis lebih sering dipakai jika dibandingkan

dengan model fisik. Pada model matematis, sistem direpresentasikan sebagai

hubungan logika dan hubungan kuantitatif untuk kemudian dimanipulasi supaya

dapat dilihat bagaimana sistem bereaksi.

3. Solusi Analitis dan Simulasi.

Setelah model matematis berhasil dirumuskan, model tersebut dipelajari

kembali apakah model yang telah dikembangkan dapat menjawab pertanyaan

yang berkaitan dengan tujuan mempelajari sistem. Jika model yang dibentuk

cukup sederhana, maka relasi-relasi matematisnya dapat digunakan untuk mencari

solusi analitis. Jika solusi analitis bisa diperoleh dengan cukup mudah dan efisien,

maka sebaiknya diigunakan solusi analitis karena metode ini mampu memberikan

solusi yang optimal terhadap masalah yang dihadapi.

Tetapi seringkali model terlalu kompleks sehingga sangat sulit untuk

diselesaikan dengan metoda-metoda analitis, maka model tersebut dapat dipelajari

dengan simulasi. Simulasi tidak menjamin memberikan hasil yang optimal

melainkan dijamin bahwa hasilnya mendekati optimal.

Pada dasarnya model simulasi dikelompokkan dalam tiga dimensi yaitu

(Law and Kelton, 1991) :

a. Model Simulasi Statis dengan Model Simulasi Dinamis.

Model simulasi statis digunakan untuk mempresentasikan sistem pada saat

tertentu atau sistem yang tidak terpengaruh oleh perubahan waktu. Sedangkan

model simulasi dinamis digunakan jika sistem yang dikaji dipengaruhi oleh

perubahan waktu.

b. Model Simulasi Deterministik dengan Model Simulasi Stokastik.


commit to user

Jika model simulasi yang akan dibentuk tidak mengandung variabel yang

bersifat random, maka model simulasi tersebut dikatakan sebagi simulasi

deterministik. Pada umumnya sistem yang dimodelkan dalam simulasi

mengandung beberapa input yang bersifat random, maka pada sistem seperti

ini model simulasi yang dibangun disebut model simulasi stokastik.

c. Model simulasi Kontinu dengan Model Simulasi Diskrit.

Untuk mengelompokkan suatu model simulasi apakah diskrit atau kontinu,

sangat ditentukan oleh sistem yang dikaji. Suatu sistem dikatakan diskrit jika

variabel sistem yang mencerminkan status sistem berubah pada titik waktu

tertentu, sedangkan sistem dikatakan kontinu jika perubahan variabel sistem

berlangsung secara berkelanjutan seiring dengan perubahan waktu.

Model dapat diklasifikasikan menjadi matematik atau fisik. Model

matematik menggunakan notasi simbol dan persamaan matematis untuk

merepresentasikan sistem. Model simulasi adalah jenis tertentu dari model

matematika pada sistem. Model simulasi dapat diklasifikan menjadi statis atau

dinamis, deterministik atau stokastik, dan diskrit atau kontinu (Banks, 2000).

2.1.3 Sistem Diskrit dan Sistem Kontinu

Sistem dapat dikategorikan sebagai diskrit dan kontinu (Banks, 2000).

Beberapa sistem dalam praktek sepenuhnya diskrit dan kontinu, tapi sejak satu

tipe perubahan mendominasi sebagian besar sistem, ini biasanya akan

memungkinkan untuk mengaklasifikasi sebuah sistem sebagai diskrit atau kontinu

( Law dan Kelton, 2000). Model diskrit dan kontinu didefinisikan secara analog.

Namun, model simulasi diskrit tidak selalu menggunakan model sistem diskrit,

begitu juga model simulasi kontinu tidak selalu menggunakan model sistem

kontinu. Tank dan pipa adalah dimodelkan secara diskrit oleh beberapa vendor

perangkat lunak, meskipun kita tahu bahwa fluida adalah kontinu. Pada kondisi

tertentu, model simulasi bisa digabungkan antara diskrit dan kontinu. Pemilihan

antara penggunaan diskrit atau kontinu model simulasi adalah fungsi karakteristik

dari sistem dan tujuan penelitian (Banks, 2000).

2.1.4 Diagram pengaruh (Influence Diagram)


commit to user

Diagram pengaruh menggambarkan hubungan pengaruh antara input yang

menuju sistem dan komponennya, antara komponen dari sistem, dan antara

komponen dan output dari sistem, termasuk sistem performansi yang terukur.

Dalam proyek OR/MS, hubungan pengaruh tersebut biasanya dapat diukur pada

batas kuantitatif. Contohnya, kerapatan batas penyaring ozon mempengaruhi sinar

uv yang mencapai mesosfer. Diagram pengaruh sama efektifnya dalam

menggambarkan hubungan non kuantitatif, seperti keberadaan hutan yang masih

perawan menambah kepuasan pengalaman turis yang mengunjungi wilayah hutan,

atau parahnya luka yang diderita oleh pasien menyebabkan operasi membutuhkan

waktu lebih lama (Daellenbach, 1994).

Menurut Daellenbach (1994), diagram pengaruh memiliki beberapa notasi,

diantaranya:

1. Tanda panah; mengindikasikan arah dari hubungan pengaruh, akan tetapi tidak

menunjukkan kekuatan dari hubungan.

2. Awan; menggambarkan input yang tidak terkontrol atau data input dari

lingkungan atau sistem yang lebih luas. Input dengan notasi awan hanya dapat

memiliki tanda panah keluar dari input tersebut.

3. Kotak; menggambarkan input terkontrol dan sebagai timbale balik dari

mekanisme kontrol. Notasi kotak sebagai input terkontrol hanya akan

memiliki tanda panah keluar dari input tersebut sementara notasi kotak untuk

mekanisme timbale balik akan memiliki tanda panah masuk dan keluar.

4. Lingkaran; menggambarkan sistem variabel untuk sistem komponen. Notasi

lingkaran membutuhkan paling sedikit satu tanda panah masuk dan satu tanda

panah keluar.

5. Oval; menggambarkan sistem output dan sistem performansi yang terukur.

Notasi oval hanya dapat memiliki tanda panah masuk.

2.2 METODE NUMERIS

Metode numeris adalah teknik-teknik yang digunakan untuk

memformulasikan masalah matematis agar mereka dapat dipecahkan dengan

operasi perhitungan (Chapra & Canale, 1998). Metode numeris digunakan karena

tidak semua permasalahan matematis atau perhitungan matematis dapat


commit to user

diselesaikan dengan mudah. Bahkan dalam prinsip matematik, suatu persoalan

matematis yang paling pertama dilihat adalah apakah persoalan itu memiliki

penyelesaian atau tidak.

Dengan metode numeris solusi yang diperoleh selalu mendekati solusi

sesungguhnya sehingga dinamakan dengan solusi pendekatan namun solusi ini

dapat dibuat seteliti yang diharapkan solusi pendekatan tidak tepat sama dengan

solusi sesungguhnya, sehingga ada selisih disebut galat (error) (Chapra & Canale,

1998).

Pada saat sebelum perkembangan teknologi informasi belum pesat seperti

sekarang ini, ada dua cara pendekatan yang biasa digunakan jika suatu persoalan

tidak bisa diselesaikan dengan metode analitis, yaitu :

a. Solusi grafik dipakai untuk mencirikan suatu perilaku sistem, teknik ini

kurang presisi karena sangat tergantung pada ketelitian penggambaran grafik.

b. Metode numeris secara manual. Secara teori pendekatan ini dapat digunakan

dengan baik untuk penyelesaian masalah yang rumit, namun pada

kenyataannya seringkali menemui masalah. Masalah ini timbul biasanya

karena kesalahan kecil dalam perhitungan, (Chapra & Canale, 1998).

Komputer dan metode numeris memberikan suatu alternatif pemecahan

dari masalah-masalah tersebut. Dengan menggunakan kemampuan komputer

untuk mendapatkan solusi langsung, hampir semua persoalan dapat diselesaikan

tanpa perlu penyederhanaan asumsi atau penggunaan teknik yang rumit. Selain

mempercepat perhitungan numeris, dengan komputer kita dapat mencoba

berbagai kemungkinan solusi yang terjadi akibat perubahan beberapa parameter

dan kriteria error, (Chapra & Canale, 1998).

Metode numeris sangat diperlukan karena beberapa alasan, yaitu:

1. Metode numeris adalah alat pemecahan masalah yang sangat kuat. Metode

numeris mampu menangani sistem persamaan yang besar, nonlinier, dan

geometri rumit yang tidak lazim dalam praktek keteknikan dan yang sering

tidak mungkin dipecahkan secara analitis.

2. Metode numeris sering didasarkan pada pengetahuan tentang teori dasar yang

mendasari metode.


commit to user

3. Metode numeris membantu untuk dapat membuat program sendiri dalam

menyelesaikan masalah tanpa harus membeli atau perangkat lunak dengan

harga mahal.

4. Metode numeris merupakan sarana yang efisien untuk belajar menggunakan

komputer. Hal ini diketahui bahwa cara yang efektif untuk belajar

pemrograman adalah benar-benar menulis program komputer. Karena metode

numeris untuk sebagian besar dirancang untuk implementasi pada komputer,

maka metode numeris sangat ideal untuk tujuan ini. Lebih lanjut, metode

numeris sangat cocok untuk menggambarkan kekuatan dan keterbatasan

komputer. Ketika berhasil menerapkan masalah, akan diberikan dengan

demonstrasi yang dramatis tentang bagaimana komputer dapat melayani

pengembangan professional yang ada. Pada saat yang sama, kita juga akan

belajar untuk mengakui dan mengontrol kesalahan pendekatan yang

merupakan bagian dan paket dari perhitungan numeris skala besar.

5. Metode numeris menyediakan kendaraan untuk memperkuat pemahaman

tentang matematika. Karena salah satu fungsi dari metode numeris adalah

untuk mengurangi matematika yang lebih tinggi untuk operasi aritmatika

dasar, mereka mendapatkan di "mur dan baut" dari beberapa topik lain yang

tidak jelas. Meningkatkan hasil pemahaman dan wawasan dari perspektif

alternative (Chapra & Canale, 1998).

2.2.1 Tahap-Tahap Memecahkan Persoalan Secara Numeris

Ada enam tahap yang dilakukan dakam pemecahan persoalan dunia nyata

dengan metode numeris, (Chapra & Canale, 1998) yaitu:

1. Pemodelan

Ini adalah tahap pertama. Persoalan dunia nyata dimodelkan ke dalam

persamaan matematika.

2. Penyederhanaan model

Model matematika yang dihasilkan dari tahap 1 mungkin saja terlalu kompleks,

yaitu memasukkan banyak peubah (variabel) atau parameter. Semakin

kompleks model matematikanya, semakin rumit penyelesaiannya. Mungkin


commit to user

beberapa andaian dibuat sehingga beberapa parameter dapat diabaikan.

Contohnya, faktor gesekan udara diabaikan sehingga koefisian gesekan di

dalam model dapat dibuang. Model matematika yang diperoleh dari

penyederhanaan menjadi lebih sederhana sehingga solusinya akan lebih mudah

diperoleh.

3. Formulasi numeris

Setelah model matematika yang sederhana diperoleh, tahap selanjutnya adalah

memformulasikannya secara numeris, antara lain:

a. Menentukan metode numeris yang akan dipakai bersama-sama dengan

analisis galat awal (yaitu taksiran galat, penentuan ukuran langkah, dan

sebagainya).

Pemilihan metode didasari pada pertimbangan:

1. Apakah metode tersebut teliti?

2. Apakah metode tersebut mudah diprogram dan waktu pelaksanaannya

cepat?

3. Apakah metode tersebut tidak peka terhadap perubahan data yang

cukup kecil?

b. Menyusun algoritma dari metode numeris yang dipilih.

4. Pemrograman

Tahap selanjutnya adalah menerjemahkan algoritma ke dalam program

komputer dengan menggunakan salah satu bahasa pemrograman yang dikuasai.

5. Operasional

Pada tahap ini, program komputer dijalankan dengan data uji coba sebelum

data yang sesungguhnya.

6. Evaluasi

Bila program sudah selesai dijalankan dengan data yang sesungguhnya, maka

hasil yang diperoleh diinterpretasi. Interpretasi meliputi analisis hasil run dan

membandingkannya dengan prinsip dasar dan hasil-hasil empirik untuk

menaksir kualitas solusi numeris, dan keputusan untuk menjalankan kembali

program dengan untuk memperoleh hasil yang lebih baik.

2.2.2 Simulasi Numeris Pada Dinamika Fluida


commit to user

Simulasi numeris merupakan karakteristik yang mengikuti prosedur. Dari

pengamatan di dunia nyata, para pembuat teori memperoleh persamaan

matematika yang valid (dalam jumlah terbatas) dari tempat dan waktu dari semua

titik. Persamaan-persamaan tersebut kemudian dipecah hanya terbatas pada angka

dari titik yang terpilih. Pada titik tersebut, persamaan dasar lanjut yang digunakan

hampir terpecahkan. Hal ini menunjukkan bahwa kenyataan fisik adalah simulasi

yang lebih akurat pada pemecahan titik. Melalui pengembangan menggunakan

komputer dapat mengolah dan memasukkan ukuran memori yang lebih besar dan

menambah eksperimen pada komputer. Modifikasi eksperimen diganti dengan

program komputer yang lebih baik, lebih murah dan tidak membutuhkan waktu

yang banyak, (Griebel, 1998).

Simulasi numeris pada dinamika fluida disimulasikan dalam bentuk sistem

aliran yang biasanya dilakukan di suatu media. Sebagai contohnya aplikasi yang

menunjukkan interaksi antara fluida dan media padat. Pengembangan

Computational Fluid Dynamics (CFD) menunjukkan pemecahan masalah dari

mekanika fluida yang kemudian menjadi alternatif untuk menyelesaikan masalah

yang tidak bisa diselesaikan dengan eksperimen fisik.

2.3 MESHING

Meshing merupakan tahap pra proses yang penting untuk

merepresentasikan permukaan geometri yang kompleks dengan sedikit dasar

geometri yang sederhana dan untuk simulasi fenomena fisik dari aliran fluida,

benda padat yang membpunyai kemampuan untuk merubah bentuk, dan

elektromagnetis serta bidang pemecahan. Meshing adalah bidang pemecahan yang

bisa berupa bidang 2D dan bidang 3D, (Deshburn, 2005).

2.3.1 Meshing di Bidang 2D

Mesh digambar dengan menggunakan grid. Grid adalah penggambaran

baris atau elemen yang merepresentasikan secara diskrit geometri dari sebuah

masalah, (Bakker, 2002). Terdapat beberapa gambar bidang mesh 2D berdasarkan

tipe grid, antara lain:

a. Mesh single-block


commit to user

Single-block adalah tipe grid dengan index i,j,k menempati baris tetangga dan

garis grid boleh melewati semua bidang. Mesh digambarkan pada blok

tunggal. Mesh single-block memiliki sudut 180o. Geometri single-block

diperlihatkan pada gambar 2.2.

(a) (b)

Gambar 2.2 Bidang Mesh (a) Geometri Single-Block

(b) Penggambaran Logika

Sumber: Bakker, 2002

b. Mesh multiblock

Multiblock menggunakan index i,j,k dalam setiap blok mesh. Grid dapat

mengulangi cara pemilihan blok yang terhubung. Multiblock lebih fleksibel

dari single block tapi masih terbatas. Struktur ini memberikan kontrol penuh

pada tingkat mesh,menggunakan meshing tepi, dengan elemen kualitas tinggi.

Gambar 2.3 menunjukkan geometri mesh multi block.

(a) (b)

Gambar 2.3 Bidang Mesh (a) Geometri Multi Block

(b) Penggambaran Logika Sumber: Bakker, 2002

c. Mesh tidak terstruktur

Baris mesh tersusun dari gaya yang dipilih. Tidak ada index i,j,k dan tidak ada

perintah pada layout baris. Pada bidang yang tidak terstruktur ini, mesh juga

tidak mempunyai penggambaran logika. Pada gambar 2.4 ditunjukkan mesh

yang tidak terstruktur.


commit to user

Gambar 2.4 Bidang Mesh Tidak Terstruktur


2.3.2 Meshing di Bidang 3D

Selain mesh 2D, juga terdapat bidang mesh 3D. Berikut adalah tipe-tipe

bidang mesh 3D, yaitu:

a. Mesh Tetrahedral

Penggambarannya dimulai dari batas mesh 3D yang hanya mengandung

permukaan triangular. Menghasilkan mesh yang memuat tetrahedral. Biasanya

pada geometri yang kompleks. Contoh mesh dengan grid tetrahedral dapat

dilihat pada gambar 2.5.

Gambar 2.5 Bidang Mesh dengan Grid yang hanya Memuat

Tetrahedra Sumber: Bakker, 2002

b. Mesh Zonal Hybrid

Penggambaran pada bidang ini mengalir mengikuti penjajaran yang

didefinisikan dengan baik di dalam wilayah yang spesifik. Dimulai dari

batas 3D dan volum mesh yaitu permukaan triangular dan quadrilateral

dan baris heksahedral. Zonal hybrid mesh menggunakan bentuk


commit to user

tetrahedral, heksahedra dan elemen transisi yaitu piramid. Gambar 2.6

memperlihatkan contoh penggambaran mesh dengan grid heksahedra,

piramid, dan tetrahedral (prisma).

Gambar 2.6 Bidang Mesh dengan Grid yang memuat heksahedra,

piramid, dan tetrahedral (prisma)


2.4 PERPINDAHAN PANAS

Perpindahan panas adalah ilmu yang berusaha memprediksi transfer energi

yang mungkin terjadi antara badan-badan material sebagai hasil dari perbedaan

temperatur, (Holman, 1986). Perpindahan panas adalah energi yang terjadi karena

perbedaan temperatur atau temperatur. Perpindahan panas terjadi pada kondisi

kapanpun apabila terdapat perbedaan temperatur dalam sebuah medium atau

diantara media, (Incropera, 1996). Tipe perpindahan ada 3 macam, yaitu:

konduksi, konveksi, dan radiasi, (Holman, 1986).

2.4.1 Perpindahan Panas Secara Konduksi, Konveksi, dan Radiasi

Transfer energi terjadi dari daerah yang bertemperatur tinggi menuju

daerah yang bertemperatur rendah. Perpindahan energi seperti ini disebut dengan

konduksi dan perpindahan panasnya rata-rata per unit area proporsional dengan

temperatur normal, (Holman, 1986). Mekanisme fisik konduksi dapat dijelaskan

dengan mudah dengan mempertimbangkan sebuah zat gas. Pertimbangan pada

aliran konduksi adalah zat gas dimana sebuah gradient temperatur berada dan

berharap tidak ada gerakan pada gradient tersebut. (Incropera, 1996). Zat gas

tersebut menepati ruang antara dua permukaan yang dipertahankan pada

temperatur yang berbeda.


commit to user

Perpindahan panas secara konveksi dapat diartikan sebagai gerakan panas

yang mengalir pada suatu benda akan lebih cepat dingin daripada panas di udara

(Holman, 1986). Konveksi hanya dapat terjadi melalui zat yang mengalir sehingga

bentuk pengangkutan kalor ini hanya terdapat pada fluida dan zat gas. Pada

pemanasan zat ini terjadi aliran karena massa yang akan dipanaskan tidak dibawa

ke temperatur yang sama tinggi. Oleh karena itu bagian yang paling banyak atau

yang pertama dipanaskan memperoleh massa jenis yang lebih kecil daripada

bagian massa yang lebih dingin. Akibat dari kejadian ini adalah terjadinya

sirkulasi, sehingga kalor tersebar pada seluruh zat. (Masyithah dan Haryanto, B

2006).

Perpindahan panas secara konveksi dapat terjadi secara alamiah, pada

peristiwa air mendidih, dan pada proses kondensasi peristiwa terjadinya hujan,

(Masyithah, Z dan Haryanto, B 2006).

Berbeda dengan mekanisme konduksi dan konveksi, dimana perpindahan

energi melewati suatu media tertentu, radiasi panas adalah energi yang

dipancarkan oleh suatu zat yang berada pada temperatur yang terbatas. Meskipun

radiasi terjadi dari permukaaan benda padat namun aliran radiasi juga dapat

terjadi dari fluida dan zat gas. Dalam kenyataannya transfer radiasi terjadi lebih

efisien pada kondisi vakum total seperti dalam media tertentu, (Incropera, 1996).

Radiasi sering terjadi pada perpindahan kalor pada permukaan tanah terhadap

sinar matahari. Gambar 2.7 menunjukkan proses konduksi, konveksi, dan radiasi

pada permukaan,

Gambar 2.7 Mode Perpindahan Panas Konduksi, Konveksi, Radiasi Sumber : Incropera, 1996

2.5 MEKANIKA FLUIDA


commit to user

Mekanika fluida merupakan cabang ilmu mekanika terapan yang berkenaan

dengan tingkah laku fluida dalam keadaan diam dan bergerak. Perkembangan

prinsip mekanika fluida, sebagian sifat fluida memainkan peranan penting,

sebagian lainnya hanya memerankan peran kecil atau tanpa peran sama sekali

(Giles, 1986).

2.5.1 Definisi Fluida

Fluida adalah zat-zat yang mampu mengalir dan yang menyesuaikan diri

dengan bentuk wadah tempatnya. Bila berada dalam keseimbangan, fluida

tidakdapat menahan gaya tangensial atau gaya geser. Semua fluida memiliki suatu

derajat kompresibilitas dan memberikan tahanan kecil terhadap perubahan bentuk.

Berdasarkan kohesinya, fluida dibagi menjadi benda gas dan benda cair.

Pada benda cair, adhesi antar molekul tidak begitu kuat maka letak relatif antar

partikel selalu berubah. Jika dibandingkan dengan benda gas, maka adhesi antar

molekul pada benda cair masih saling “melekat” sementara pada benda gas tidak.

Dengan demikian molekul-molekul benda cair masih mengelompok sehingga

batas ruang yang ditempatinya dapat didefinisikan, sedangkan molekul pada

benda gas tidak mengelompok sehingga batas ruang yang ditempatinya hanya

dapat didefinisikan melalui bentuk wadahnya, (Murniningsih, S, dkk. 2008).

2.5.2 Kerapatan Massa (ρ)

Rapat suatu zat adalah massa dari volume satuan zat tersebut. Untuk cairan

rapatnya bisa dianggap tetap untuk perubahan-perubahan tekanan praktis. Rapat

air adalah 1000 kg/m3 pada 4oC.Lihat lampiran untuk harga-harga tambahan.

Rapat gas-gas bisa dihitung dengan menggunakan persamaa keadaan gas atau 䅐 쎸飘 = R (Hukum Boyle dan Hukum Charles) ………………………persamaan 2.1

dengan ρ adalah tekanan mutlak dalam pascal, vs volume spesifik per satuan

massa m3/kg, temperatur T adalah temperatur mutlak dalam derajat Kelvin (273 +

derajat Celcius) dan R merupakan tetapan gas dalam J/kg K. karena ρ = 1/vs

persamaan di atas bisa dituliskan 䅐片飘 …………………………………..………………………………persamaan 2.2


commit to user

Pada peristiwa-peristiwa yang berkenaan dengan cairan digunakan hasil

kali ρg dengan g merupakan percepatan gravitasi yang besarnya 9.81m/dtk2. Hasil

kali ini disebut berat spesifik dan diberi symbol w. dalam satuan S.I. akhiran kata

spesifik harus digunakan semata-mata untuk menguraikan sifat-sifat per satuan

massa dan istilah berat spesifik tidak lagi digunakan (Giles, 1986).

Kerapatan air berubah dengan berubahnya temperatur. Bila kerapatan

suatu benda lebih besar dari kerapatan air, maka benda akan tenggelam dalam air.

Bila kerapatannya lebih kecil, maka benda akan mengapung (Tipler, 1998).

2.5.3 Kekentalan (Viskositas) suatu Fluida

Kekentalan (viskositas) suatu fluida adalah sifat yang menentukan besar

daya tahannya terhadap gaya geser. Kekentalan terutama diakibatkan oleh saling

pengaruh antara molekul fluida. seperti pada gambar 2.8 dilakukan penyelidikan

terhadap dua lempengan besar sejajar, terpisah pada jarak y yang kecil, ruang

antara lempengan diisi dengan suatu fluida.

Gambar 2.8 Kecepatan Parabolic di dalam Sebuah Jalan Lintasan Aliran Lingkaran

Sumber : Welty, et. al., 2001

Kekentalan ditulis dalam buku-buku pegangan (handbook) dengan satuan

poise dan stoke (satuan CGS), dan kadang-kadang dengan Saybolt.detik, dari

pengukuran viscosimeter. Kekentalan cairan berkurang dengan bertambahnya

temperatur tapi tak cukup banyak dipengaruhi oleh perubahan tekanan. Karena

rapat gas-gas berubah bersama perubahan tekanan (temperatur tetap), kekentalan

kinematik berubah-ubah bersama tekanan secara berlawanan. Meskipun demikian,

dari persamaan di atas disimpulkan bahwa µ=ρν (Giles, 1986).

2.5.4 Laju Aliran Fluida


commit to user

Aliran air dalam suatu saluran dapat berupa alisan saluran terbuka (open

channel flow) dan aliran saluran tertutup (pipe flow). Aliran pada saluran terbuka

harus memiliki permukaan bebas yang dipengaruhi oleh tekanan udara bebas.

Aliran pada pipa tidak dipengaruhi oleh tekanan udara secara langsung kecuali

oleh tekanan hidrolik. Gambar 2.9 memperlihatkan gambar saluran terbuka dan

saluran tertutup.

Gambar 2.9 Saluran Terbuka dan Tertutup Sumber: Nasution, I.R, 2005

Tipe aliran pada saluran terbuka terdiri dari empat tipe yaitu (a) aliran

mantap (steady flow) cirinya perubahan volume terhadap waktu tetap dan

perubahan kecepatan terhadap waktu tetap (b) aliran tidak mantap (unsteady flow)

cirinya perubahan volume terhadap waktu tidak tetap, perubahan kedalaman

terhadap waktu tidak tetap, dan perubahan kecepatan terhadap waktu tetap (c)

aliran merata (uniform flow) cirinya besar dan arah kecepatan tetap terhadap jarak,

aliran pada pipa dengan penampang sama, dan variabel fluida lain juga tetap (d)

aliran tidak merata (non uniform flow) cirinya aliran pada pipa dengan tampang

tidak merata, pengaruh pembendungan dan variabel fluida lain juga tidak tetap,

dan hydraulic jump.

Pada umumnya perhitungan saluran terbuka hanya digunakan pada aliran

tetap dengan debit Q dinyatakan sebagai:

Q = A . V ……………………………………….persamaan 2.3

A = Luas penampang melintang saluran (m2)

V = Kecepatan rata-rata aliran (m/dtk)

Dan debit untuk sepanjang saluran dianggap seragam dengan kata lain aliran

bersifat kontinu.


commit to user

Q = A1 . V1 = A2 . V2 …………………………….…persamaan 2.4

(Nasution, I.R, 2005)

Perbandingan gaya-gaya yang disebabkan oleh gaya inersia, gravitasi dan

kekentalan dikenal sebagai bilangan Reynolds (Re) ditulis sebagai berikut:

Re = p.年懦 ……………………………………………….persamaan 2.5

Dimana: V = Kecepatan rata-rata aliran

I = Panjang karakteristik (m)

h untuk aliran terbuka

D untuk aliran tertutup

v = Viskositas kinematik (m2/dtk)

Dalam hal ini, jika nilai Re kecil aliran akan meluncur lapisan di atas lapisan lain

yang dikenal sebagai Aliran Laminar, sedangkan jika aliran-aliran tadi tidak

terdapat garis edar yang dapat dilihat, aliran ini disebut Aliran Turbulen,

(Nasution, I.R, 2005). Aliran Laminer dan Aliran Turbulen ditunjukkan pada

gambar 2.10.

(a) (b)

Gambar 2.10 Gambar Aliran (a) Aliran Laminer, Re < 2000 (b) Aliran

Turbulen, Re > 4000 Sumber: Nasution, I.R, 2005

2.5.5 Aliran Fluida dalam Pipa

Ada dua jenis aliran mantap dari fluida-fluida nyata, yaitu aliran laminar

dan aliran turbulen. Kedua jenis aliran tersebut diatur oleh hukum-hukum yang

berbeda, (Giles, 1986).

a. Aliran Laminer

Dalam aliran laminer partikel-partikel fluidanya bergerak di sepanjang

lintasan-lintasan lurus, sejajar dalam lapisan-lapisan atau laminae. Besarnya


commit to user

kecepatan-kecepatan dari laminae yang berdekatan tidak sama. Aliran diatur oleh

hukum yang menghubungkan tegangan geser ke laju perubahan bentuk sudut,

yaitu hasil kali kekentalan fluida dan gradient kecepatan atau τ = µdν/dy.

Kekentalan fluida tersebut dominan dan karenanya mencegah setiap

kecenderungan menuju kondisi-kondisi turbulen.

b. Aliran Turbulen

Dalam aliran turbulen partikel-partikel bergerak secara serampangan ke semua

arah. Tidak mungkin untuk menjejaki gerakan sebuah partikel tersendiri.

Tegangan geser untuk aliran turbulen dapat dinyatakan sebagai

τ = ( µ + η )㱸㱸仆 …………………………………..…………………..persamaan 2.6

Dimana η (eta) = sebuah faktor yang tergantung pada kerapatan fluida dan

gerakan fluida. Faktor pertama (µ) menyatakan efek-efek dari gerak kekentalan

dan faktor kedua (η) menyatakan efek-efek dari gerak turbulen.

Hasil-hasil percobaan memberikan cara-cara dengan jawaban untuk tegangan

geser dalam aliran turbulen bisa didapatkan. Prandtl menganjurkan bahwa

τ = ρl2쾐㱸㱸仆卒挠…………………………………..……………………...persamaan 2.7

merupakan sebuah persamaan yang berlaku untuk tegangan geser dalam aliran

turbulen. Persamaan ini mempunyai kekurangan yaitu panjang campurannya l

adalah sebuah fungsi dari y. makin besar jarak y dari dinding pipa makin besar

harga l. Kemudian von Karman menganjurkan bahwa

τ = 蛔泼쾐1石仆破钳卒 = ρk2 试㱸 /㱸仆浅守纵㱸潜 /㱸仆潜邹潜 …………………………..……...…..persamaan 2.8

Walaupun k tidak betul-betul tetap, bilangan tak berdimensi ini mendekati 0,40.

2.6 CFD (Computational Fluid Dynamics)

Computational Fluid Dynamic terdiri dari dua kata yaitu computational

yang berarti segala sesuatu yang berhubungan dengan matematika dan metode

numeris atau komputasi dan fluid dynamics yang berarti dinamika dari segala

sesuatu yang mengalir. Secara definisi, CFD adalah ilmu yang mempelajari cara

memprediksi aliran fluida, perpindahan panas, reaksi kimia, dan fenomena lainnya

dengan menyelesaikan persamaan-persamaan matematika (model matematika).

Pada dasarnya, persamaan-persamaan pada fluida dibangun dan dianalisis


commit to user

berdasarkan persamaan-persamaan diferensial parsial (PDE = Partial Differential

Equation) yang merepresentasikan hukum-hukum konservasi massa, momentum,

dan energi (Tuakia, 2008).

2.6.1 Proses Simulasi CFD

Pada umumnya terdapat tiga tahapan yang harus dilakukan ketika kita

melakukan simulasi CFD, yaitu : preprocessing, solving, dan postprocessing

(Tuakia, 2008).

a. Preprocessing

Preprocessing merupakan langkah pertama dalam membangun dan

menganilisis sebuah model CFD. Teknisnya adalah membuat model dalam

paket CAD (Computer Aided Design), membuat mesh yang cocok/ sesuai,

kemudian menerapkan kondisi batas dan sifat-sifat fluidanya.

b. Solving

Solvers (program inti pencari solusi) CFD menghitung kondisi-kondisi yang

diterapkan pada saat preprocessing.

c. Postprocessing

Postprocessing adalah langkah terakhir dalam analisis CFD. Hal yang

dilakukan pada langkah ini adalah mengorganisasi dan menginterpretasi data

hasil simulasi CFD yang bisa berupa gambar, kurva, dan animasi.

Prosedur berikut terdapat pada semua pendekatan program CFD, yaitu

(Tuakia, 2008) :

1. Pembuatan geometri dari model/problem

2. Bidang atau volume yang diisi oleh fluida dibagi menjadi sel-sel kecil

(meshing)

3. Pendefinisian model fisiknya, misalnya: persamaan-persamaan gerak + entalpi

+ konservasi species (zat-zat yang kita definisikan, biasanya berupa komponen

dari suatu reaktan)

4. Pendefinisian kondisi-kondisi batas, termasuk di dalamnhya sifat-sifat dan

perilaku dari batas-batas model/problem. Untuk kasus transient, kondisi awal

juga didefinisikan.


commit to user

5. Persamaan-persamaan matematika yang membangun CFD diselesaikan secara

iteratif, bisa dalam kondisi tunak (steady state) atau transien.

6. Analisis dan visualisasi dari solusi CFD.

2.6.2 Simulasi Fluent

Simulasi Fluent merupakan salah satu perangkat lunak simulasi yang

digunakan untuk menganalisis karakteristik suatu alat dengan sistem fluida dan

juga dapat digunakan untuk metode numeris pada masalah yang kompleks.

Pembuatan simulasi dimulai dengan penggambaran model dari benda atau alat

yang akan disimulasikan. Kemudian dilakukan juga model aliran dan perpindahan

panas dari fluida pada alt yang disimulasikan. Cara memodelkannya adalah

dengan menggambarkan bentuk mesh untuk mensimulasikan secara numeris.

Dari hal ini penting untuk mengetahui tipe aliran pada fluida, hal ini

digunakan untuk memodelkan aliran pada simulasi yang akan dijalankan. Selain

itu perpindahan panas yang digunakan juga harus diketahui apakah radiasi,

konveksi, atau konduksi yang dipakai pada alat yang akan disimulasikan. Semua

hal ini dilakukan untuk memudahkan dalam penggambaran mes (meshing) dalam

membuat model pada simulasi fluent. Setelah semua penggambaran model selesai

dengan konsep kerja alat yang akan disimulasikan, maka simulasi dapat

dijalankan, (www.fluent.com, 2005).

2.7 KAJIAN PUSTAKA

Kajian pustaka terdiri dari penelitian-penelitian terdahulu dan state of the

art yang mendukung adanya penelitian ini. Berikut akan diuraikan mengenai

penelitian terdahulu dan state of the art.

2.7.1 Penelitian Terdahulu

Beberapa penelitian tentang simulasi karakteristik alat dengan sistem

aliran fluida telah dilakukan oleh para peneliti terdahulu. Hasil penelitian Henny

Sudibyo, dkk (2010) tentang simulasi turbin propeller head sangat rendah untuk

mengetahui karakteristiknya dengan menggunakan Fluent 6.2. dari hasil simulasi

dengan variasi debit 120 lt/s – 200 lt/s dan variasi putaran 150 rpm – 500 rpm


commit to user

diperoleh daya maksimum pada putaran 400 rpm dan debit 200 lt/s sebesar 718,78

watt. Pada putaran runner 400 rpm, efisiensi runner berkisar 55% - 60% dengan

variasi debit antara 120 lt/s – 200 lt/s. hal ini menunjukkan karakteristik propeller

yaitu kenaikan debit akan menaikkan putaran turbin, karena putaran sebanding

dengan nilai daya, maka daya turbin juga akan semakin naik.

K.M. Pandey Member IJJCET and Virendra Kumar (2010) melakukan

penelitian tentang analisis CFD aliran jet kembar pada Mach 1.74 dengan

menggunakan perangkat lunak Fluent. Analisis Fluent menginvestigasi aliran

pada daerah dua jet pada angka Mach 1.74. Penelitian yang dilakukan untuk

menguji efek dari angka Mach (Me), rasio tekanan (Pe/Pa) dan jarak (B) antara dua

jet pada aliran sepanjang jet dan arah sisinya. Hasil simulasi memperlihatkan

bahwa penambahan pada angka Mach jet hasil Me menambah panjang shock cell

seperti pergantian aliran cakram Mach dengan bertambahnya Me. Selanjutnya,

diameter cakram Mach juga bertambah dengan bertambahnya angka Mach. Hal

ini memperlihatkan antara Me dan Pe/Pa mempunyai efek yang sama terhadap

lebar jet. Hasil yang lain terlihat bahwa ketika tekanan statis di dalam nozel

minimum, terjadi kecepatan aliran maksimum pada jarak dua nozel dan tekanan di

dekat dinding nozel maksimum. Tekanan dinamis bertambah dengan

bertambahnya kecepatan, tekanan dinamis terlihat maksimum hanya ketika

sebelum berada pada outlet jet yaitu 2.3x105 Pa. intensitas turbulensi di dalam

nozel sebanding dengan aliran yang terjadi. Intensitas turbulensi yang tinggi yaitu

mencapai 2.3x105 Pa terjadi pada saat akan keluar nozel.

Melur K. Ramasubramanian, dkk (2008) melakukan penelitian mengenai

model CFD (Computational Fluid Dynamics) dan studi eksperimental untuk

proses pencampuran yang digunakan untuk memisahkan serat sintetis dalam

proses wet-lay. Perangkat lunak yang digunakan adalah CFD Fluent dan

menggunakan model geometri MIXSIM. Beberapa model kerangka acuan (MRF)

dan standar k-e turbulensi standar digunakan untuk model masalah. Setelah

mendapat solusi yang konvergen untuk tangki pencampuran dengan air, fase

model diskrit dibangun dengan memasukkan partikel berbentuk bola ke dalam

aliran. Tangki pencampuran dengan bafel dan terletak di pusat impeller digunakan

dalam percobaan. Serat PET (1,5 denier, 6,35, 12,7, dan 38,7 mm) pada


commit to user

konsentrasi 0,01% yang dicampur dalam air. Pada daerah belakang bafel, dimana

model prediksi tinggi konsentrasi partikel, hasil eksperimen menunjukkan

konsentrasi 34% lebih tinggi dibandingkan dengan daerah di zona turbulensi yang

tinggi di dekat pusat. Lembaran segera terbentuk oleh celupan yang cepat dan

menghilangkan saringan kawat datar ke tangki pada dua lokasi yang berbeda

untuk menilai kondisi pemisahan dalam tangki. Lembaran-lembaran ditransfer ke

kertas hisap dan diperiksa menggunakan mikroskop untuk menghitung cacat.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa jumlah cacat tali adalah 43% lebih tinggi

pada lembar yang diambil dari daerah belakang bafel daripada pada lembar yang

diambil dari daerah dekat pusat tangki. Mengubah bafel dari sebuah persegi

panjang ke penampang segitiga mengurangi jumlah cacat tali, tetapi

meningkatkan jumlah cacat sampel lembar di lokasi yang sama. Model CFD dapat

digunakan untuk mengoptimalkan desain tangki pencampuran untuk pemisahan

serat wet-lay. Model ini memberikan wawasan lebih lanjut ke proses

pencampuran dengan memprediksi efek perubahan dalam parameter desain pada

kualitas pemisahan.

Prita Permatasari (2010) melakukan penelitian tentang perancangan

Temperature Control System pada internal flow fluida viscous pada industri

pembuatan kecap dengan menggunakan metode Basic Engineering Design

Process. Hasil rancangan Temperature Control System dengan konsep

perpindahan panas secara konveksi pada sistem heat exchanger terpilih sebagai

alternatif rancangan terbaik. Temperature Control System akan dipasang di pipa

aliran pada jarak 1,2 m sebelum mesin filler. Perangkat ini terdiri dari pemanas,

fan, fins, dan rangkaian sistem kontrol yang digunakan untuk mencapai stabilitas

temperatur fluida viscous yang optimal. Pengujian dengan Carboxymethyl

Cellulose sebagai pengganti kecap menunjukkan bahwa range temperatur optimal

(33oC-34oC) dapat dicapai dalam waktu kurang dari satu menit dengan pemanasan

awal 40 menit menggunakan pemanas berdaya 1600 watt. Rancangan

Temperature Control System ini mampu meningkatkan temperatur output fluida

viscous (dalam hal ini diwakili oleh larutan CMC yang tingkat kekentalannya

lebih rendah 0.165 gr/cm.dtk dibandingkan kecap) dari temperatur awal tertentu

hingga temperatur 34oC.


commit to user

Rena Priscilla (2010) melakukan penelitian mengenai penentuan setting

level optimal parameter Temperature Control System untuk mendapatkan setting

level optimal parameter untuk menghasilkan kestabilan temperatur output fluida

pada range 33,5 ± 0,5oC dan mencapai tingkat konsumsi energi yang optimal pada

Temperature Control System. Teknik yang digunakan adalah teknik full factorial

experiment digunakan untuk mendapatkan lokasi pemasangan sensor LM35 dan

konsumsi energi yang optimal dari Temperature Control System. Hasil

eksperimen yang dilakukan terhadap lokasi pemasangan sensor LM35 didapatkan

setting level optimal pemasangan sensor pada jarak 3,7 cm yang mampu

menghasilkan kestabilan temperatur output pada range 33,5 ± 0,5oC dengan

tingkat keberhasilan 94,44%. Optimasi konsumsi energi dicapai melalui

pengaktifan seluruh pemanas. Pengaturan putaran kipas pada umumnya

mempunyai tiga tingkatan, yaitu low, medium, dan high. Penelitian ini

menggunakan pengaturan putaran kipas pada kecepatan high. Dengan

mempertimbangkan besarnya rata-rata selisih temperatur output dan target yang

dicapai dan hasil eksperimen konfirmasi konsumsi energi, maka setting level

optimal yang dihasilkan dapat dijadikan rekomendasi untuk instalasi Temperature

Control System.

2.7.2 State Of The Art (SOTA)

State of the art (SOTA) adalah pencapaian paling tinggi dari sebuah proses

pengembangan (Wikipedia, 2009). State of the art pada penelitian ini menjelaskan

keterkaitan penelitian antara Temperatur Control System Internal Flow Fluida

Viscous tipe I dengan Temperatur Control System Internal Flow Fluida Viscous

tipe II. Gambar 2.11 menunjukkan state of the art penelitian Temperatur Control

System Internal Flow Fluida Viscous.


commit to user

Gambar 2.11. State Of The Art (SOTA) Penelitian Temperature Control System

Gambar 2.13 menunjukkan state of the art terhadap penelitian Temperature

Control System. State of the art ini menunjukkan keterkaitan antara hubungan

penelitian yang sedang diteliti saat ini, yaitu pada Temperature Control System

tipe II dengan penelitian yang sudah diteliti sebelumnya, yaitu pada Temperature

Control System tipe I. Pada tipe I, penelitian dilakukan oleh Prita Permatasari

(2010) dan Rena Priscilla (2010). Prita Permatasari (2010) merancang sebuah

sistem pengendali temperatur kecap. Sistem ini berfungsi untuk mengatur

temperatur kecap sehingga dapat berada pada range temperatur 33oC – 34oC.

Setelah perancangan selesai kemudian dilanjutkan dengan melakukan uji

performansi untuk mengetahui kinerja sistem. Pada perancangan sistem ini juga

dipasang desain kontrol dalam pengendalian temperatur pada sistem. Rena

Priscilla (2010) melakukan eksperimen yang mendukung uji performansi sistem

yang dirancang. Eksperimen tersebut berfungsi untuk penentuan setting level

optimal parameter Temperature Control System untuk mendapatkan setting level

optimal parameter untuk menghasilkan kestabilan temperatur output fluida pada

range 33,5 ± 0,5oC dan mencapai tingkat konsumsi energi yang optimal pada

Temperature Control System.

Penelitian yang dilakukan oleh keduanya saling berhubungan karena pada

penelitian yang dilakukan oleh Prita Permatasari (2010) membahas desain


commit to user

konstruksi, uji performansi, dan desain kontrol pada alat Temperatur Control

System tipe I. Sedangkan penelitian dari Rena Priscilla membahas tentang uji

performansi yang terdapat pada Temperatur Control System tipe I.

Penelitian Temperatur Control System tipe II ini merupakan lanjutan dari

penelitian Temperatur Control System tipe I yang telah dilakukan oleh Prita

Permatasari (2010) dan Rena Priscilla (2010). Wahyu Prabawati P.H. melanjutkan

Temperatur Control System tipe I, memperbaiki sistem yang sudah ada

berdasarkan kekurangan-kekurangan dan kendala yang ditemukan pada

Temperatur Control System tipe I. Untuk mengetahui hasilnya maka dilakukan uji

performansi. Uji performansi dengan menggunakan desain kontrol temperatur

dengan sistem pemisahan sistem pemanas dan sistem pendingin pada Temperatur

Control System secara otomatis. Perancangan desain kontrol dilakukan oleh

Yulian Chossa P. Penelitian ini dikendalikan oleh sebuah controller.

Untuk melengkapi penelitian ini, ditambah pengendalian membuat simulasi

kinerja Temperatur Control System tipe II untuk mendapatkan desain optimasi

berdasarkan hasil simulasi. Simulasi menggunakan perangkat lunak CFD

(Computational Fluid Dynamics). Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk

mendapatkan rekomendasi untuk Temperature Control System pada internal flow

fluida viscous tipe III agar dapat meningkatkan kinerja sistem.


commit to user

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

Pada bab ini membahas identitas penelitian, kerangka pikir yang

mendasari adanya penelitian ini, dan metodologi yang digunakan dalam penelitian

beserta penjelasan singkat setiap tahapannya.

3.1 IDENTITAS PENELITIAN

Penelitian yang akan dibahas pada skripsi ini adalah pembuatan simulasi

Temperature Control System tipe II pada aliran fluida viscous di dalam pipa

dengan menggunakan perangkat lunak CFD (Computational Fluid Dyanamics).

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui kinerja alat TCS (Temperature Control

System) tipe II yang digambarkan dalam bentuk simulasi. Pengambilan dimensi

dilakukan dengan observasi, yaitu mengukur secara langsung dimensi TCS tipe II.

Simulasi pada TCS dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak CFD

(Computational Fluid Dyanamics) yaitu simulasi Fluent 6.3 26. Simulasi dipilih

karena apa yang terjadi di dalam alat khususnya di dalam pipa tidak diketahui

secara akurat. Simulasi akan membantu memvisualisasikan kinerja TCS, sehingga

dapat menghasilkan beberapa rekomendasi perbaikan TCS. Rekomendasi ini

diharapkan dapat meningkatkan kinerja TCS untuk perancangan selanjutnya.

3.2 KERANGKA PIKIR

Kerangka pikir yang mendasari penelitian simulasi Temperature Control

System tipe II yaitu pengambilan dimensi yang akan dimasukkan ke dalam

simulasi untuk mengetahui kinerja dari Temperature Control System tipe II.

Gambar 3.1 adalah model kerangka pikir yang mendasari adanya penelitian ini.

Kerangka pikir ini menggambarkan input penelitian yang berupa dimensi dari

TCS tipe II, melewati proses simulasi CFD, dan menghasilkan output berupa

visualisasi gambar hasil simulasi.


commit to user

Gambar 3.1 Model kerangka pikir penelitian

Temperature Control System tipe II merupakan sebuah sistem pengendali

temperatur dengan sistem kerja yaitu, udara yang masuk melewati elemen

pemanas menghasilkan energi kalor. Penelitian yang dilakukan adalah simulasi

CFD untuk mengetahui kinerja TCS dilihat dari distribusi temperatur dan aliran

kecepatan. Penelitian tersebut digambarkan dalam sebuah influence diagram

(diagram pengaruh) seperti yang terlihat pada gambar 3.2. Distribusi temperatur

udara di dalam case, aliran kecepatan udara di dalam case, distribusi temperatur

fluida CMC di dalam pipa, dan aliran kecepatan fluida CMC dalam pipa menjadi

tujuan penelitian. Variabel yang mempengaruhi adalah sifat-sifat dari udara dan

fluida CMC, seperti kerapatan, panas jenis, konduktivitas thermal, dan viskositas.

Input yang masuk ke dalam sistem adalah udara lingkungan, serta kondisi TCS

seperti dimensi dan material yang digunakan.


commit to user

Temperatur udara

lingkungan

Jumlah fin

Material pipa

Aliran kecepatan udara dalam case

Distribusi temperatur fluida CMC dalam pipa

Distribusi temperatur udara dalam case

Aliran kecepatan fluida CMC dalam pipa

Panas jenis fluida CMC

Viskositas fluida CMC

Kerapatan fluida CMC

Dimensi pipa

Viskositas udara

Kerapatan udara

Panas jenis udara

Konduktivitas thermal udara

Dimensi fin

Material fin

Dimensi case

Material case

Dimensi inlet

Dimensi exhaust

Kecepatan blower

Kecepatan aliran masuk

Kalor

Konduktivitas thermal

fluida CMC

Temperatur elemen

Keterangan:= Uncontrollable input : Data, Kendala, dsb

= Controllable input : Keputusan= Variabel sistem, atribut komponnen, atau nilai variabel= Hubungan : B dipengaruhi oleh A

A B

Gambar 3.2 Influence diagram penelitian

3.3 METODE PENELITIAN

Metode penelitian pada simulasi Temperature Control System pada aliran

fluida viscous di dalam pipa dengan menggunakan perangkat lunak CFD adalah

sebagai berikut:


commit to user

Latar Belakang

Perumusan Masalah

Tujuan dan Manfaat Penelitian

Studi Literatur Studi Lapangan

Mulai

Pembatasan Masalah

TAHAP STUDI AWAL

Identifikasi dan Deskripsi Masalah(Mengidentifikasi dan

mendeskripsikan masalah yang terdapat pada Temperature Control

System tipe I dan II

Pembuatan Simulasi CFD- Tahap Preprocessing CFD- Tahap Solving CFD- Tahap Posprocessing CFD

TAHAP PENGUMPULAN PENGOLAHAN DATA

Analisis dan Interpretasi Hasil(Analisis hasil simulasi)

Kasimpulan dan Saran

Selesai

Analisa Sistem dan Kinerja Temperature Control System

(Menganalisa sistem dan kinerja dari Temperature Control System tipe I dan

II)

TAHAP ANALISIS

TAHAP KASIMPULAN DAN SARAN

Gambar 3.3 Metodologi Penelitian


commit to user

Pembuatan simulasi merupakan salah satu bentuk khusus dari alternatif

pemecahan masalah yang ada. Di bawah ini dijelaskan mengenai hal yang

dilakukan peneliti dalam tahap pendefinisian awal hingga tahapan akhir

pembuatan simulasi.

3.3.1 Tahap Studi Awal

Tahap studi awal merupakan tahap identifikasi masalah paling awal yang

digunakan dalam penelitian ini karena tahap ini sangat diperlukan untuk

mengetahui perlunya sebuah penelitian pada Temperature Control System tipe II.

Tahap studi awal dilakukan di Laboratorium Perencanaan dan Perancangan

Produk Teknik Industri UNS.

Seperti yang telah dijelaskan pada bagian latar belakang, penelitian

dilaksanakan atas adanya kebutuhan simulasi Temperature Control System.

Simulasi ini berguna untuk lebih meningkatkan kinerja desain dan mengetahui

karakteristik kinerja alat. Didasarkan pada alasan tersebut maka perlu dilakukan

studi lapangan dan studi literatur terlebih dahulu untuk memperkuat konsep

pembuatan simulasi. Hal ini juga dilakukan agar hasil simulasi benar dapat

diaplikasikan secara nyata dan sesuai konsep keteknikan yang ada.

1. Studi lapangan

Studi lapangan digunakan untuk mendapatkan data-data, informasi, dan

gambaran mengenai kondisi aktual pada desain alat yang memerlukan simulasi.

studi lapangan dilakukan dengan cara observasi langsung terhadap desain

Temperature Control System yang sebelumnya telah dirancang oleh Permatasari

(2010). Data kualitatif dan kuantitatif yang didapatkan selanjutnya digunakan dan

diolah untuk memperoleh informasi mengenai rancangan simulasi yang akan

dibuat. Beberapa hal yang dilakukan pada studi lapangan ini, yaitu:

a. Melakukan observasi terhadap dimensi desain alat secara keseluruhan.

b. Memahami seluruh rangkaian proses kerja desain alat yang telah ada dari awal

hingga selesai.

2. Studi literatur


commit to user

Studi literatur mendukung informasi yang sebelumnya didapatkan dari

studi lapangan. Informasi dari literatur diperlukan agar pengetahuan tentang

konsep pembuatan simulasi yang dimiliki lebih lengkap. Beberapa literatur yang

digunakan berhubungan dengan teori simulasi, bahasan mengenai perpindahan

panas, mekanika fluida, dan perangkat lunak computational fluid dinamycs.

Berdasarkan hasil studi yang telah diperoleh pada tahap awal penelitian ini, dapat

dilakukan proses pengumpulan dan pengolahan data yang akan dijelaskan pada

sub bab berikutnya.

3.3.2 Tahap Pengumpulan Dan Pengolahan Data

Tahap pangumpulan dan pengolahan data merupakan suatu tahapan untuk

mendapatkan hasil rancangan Temperature Control System tipe II pada aliran

fluida viscous di dalam pipa. Tahap pengolahan data dimulai dengan melakukan

identifikasi permasalahan pada Temperature Control System untuk mengetahui

masalah-masalah yang ada pada Temperature Control System. Tahap selanjutnya

yaitu pembuatan simulasi, penentuan parameter, dan analisa sistem dan kinerja


A. Identifikasi dan Deskripsi Masalah

Tahap identifikasi dan deskripsi masalah dilakukan melalui dua tahap yaitu

pengumpulan data dan pengolahan data. Tahap pengumpulan data dilakukan

melalui observasi yang dilakukan langsung terhadap desain alat. Observasi ini

meliputi observasi kondisi Temperature Control System pada internal flow fluida

viscous dan mengukur dimensi komponen-komponen dari Temperature Control

System pada internal flow fluida viscous)

Pengolahan data di sini berupa penyusunan Konsep Rancangan Simulasi.

Simulasi internal flow fluida viscous dilakukan dengan menggunakan perangkat

lunak CFD (Computational Fluid Dynamics).

B. Pembuatan Simulasi CFD

Terdapat tiga tahapan yang dilakukan dalam simulasi CFD, seperti yang

terlihat pada gambar 3.4 berikut:


commit to user

Gambar 3.4 Tahap Simulasi CFD Fluent

1. Preprocessing

Processing merupakan langkah awal dalam membangun dan menganalisis

sebuah model CFD. Teknisnya adalah membuat model dalam paket exceed

gambit yang ada pada Fluent, membuat mesh yang sesuai, kemudian menerapkan

kondisi batas dan sifat-sifat fluidanya.

Mesh yang telah dibuat kemudian dikalibrasi untuk mengetahui pengaruh

meshing terhadap performa alat. Sebelum melakukan kalibrasi meshing, terlebih

dahulu melakukan kalibrasi metode numeris.

2. Solving CFD

Pada tahapan ini terdapat solvers (program inti pencari solusi). Solvers CFD

akan menghitung kondisi-kondisi yang diterapkan pada saat preprocessing.

3. Postprocessing CFD

Postprocessing merupakan langkah terakhir dalam analisis CFD. Hal yang

dilakukan dalam tahapan ini adalah mengorganisasi dan menginterpretasi data

hasil simulasi CFD yang bisa berupa gambar, kurva, dan animasi.


commit to user

C. Analisa Sistem dan Kinerja Temperature Control System

Pada tahap ini akan dilakukan analisa sistem dan juga kinerja Temperature

Control System tipe II dibandingkan dengan hasil simulasi CFD yang telah

dilakukan.

3.3.3 Tahap Analisis Dan Interpretasi Hasil

Analisis data dilakukan untuk memperkuat hasil penelitian. Analisis yang

dilakukan meliputi analisis rancangan simulasi Temperature Control System

Internal Flow Fluida Viscous, analisis hasil simulasi dengan Fluent, serta analisis

rekomendasi perbaikan pada Temperature Control System Internal Flow Fluida

Viscous.

3.3.4 Kesimpulan Dan Saran

Langkah terakhir adalah membuat kesimpulan dari hasil proses penelitian.

Dimana sangat diharapkan bahwa kesimpulan tersebut dapat menjawab semua

tujuan dan manfaat yang ingin dicapai oleh peneliti. Selain itu akan diberikan

saran-saran yang terkait dengan pengembangan rancangan Temperature Control

System Internal Flow Fluida Viscous.


commit to user

BAB IV

PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

Pada bab ini akan diuraikan mengenai deskripsi permasalahan,

pengumpulan data, dan pengolahan data yang digunakan dalam penelitian

perancangan simulasi Temperature Control System untuk internal flow fluida

viscous. Berikut adalah langkah-langkah hasil pengumpulan dan pengolahan data

yang digunakan dalam penelitian ini.

4.1 IDENTIFIKASI DAN DESKRIPSI PERMASALAHAN

Kondisi yang terjadi di PT. Lombok Gandaria menjadi identifikasi awal

dari permasalahan yang ada. Beberapa permasalahan di PT Lombok Gandaria

bermula dari kondisi fasilitas pabrik yang mempengaruhi proses produksi kecap.

Masalah utama yang terjadi adalah pada temperatur kecap yang diproduksi.

Gambar 4.1 menunjukkan layout dari fasilitas produksi di PT. Lombok Gandaria.

Gambar 4.1. Layout tangki, pipa, dan mesin filler (tampak atas)

Proses produksi kecap di PT. Lombok Gandaria menggunakan tiga

fasilitas utama yaitu tangki penyimpanan kecap, pipa suplai, dan mesin filler.

Tangki berada lebih tinggi dari pipa dan mesin filler untuk mengalirkan kecap

dengan sistem gravitasi.

Karakteristik dari sistem produksi ini yaitu aliran kecap dalam pipa

merupakan sistem tertutup (internal flow) dengan aliran laminer. Perpindahan

panas yang terjadi pada kecap yang mengalir adalah perpindahan panas secara


commit to user

konduksi, sedangkan perpindahan panas pada pipa adalah perpindahan panas

secara konveksi. Pada proses produksi kecap sering terjadi perubahan temperatur

yang berpengaruh terhadap kestabilan produksi.

Viskositas zat cair cenderung menurun seiring dengan kenaikan

temperatur, hal ini disebabkan oleh gaya kohesi pada zat cair yang bila

temperaturnya dinaikkan mengalami penurunan, sehingga menyebabkan turunnya

nilai viskositas dari zat cair tersebut. Dengan kata lain pada temperatur yang

semakin rendah maka viskositas semakin tinggi, begitu juga sebaliknya

(Budianto, 2008). Kondisi produksi pada PT. Lombok Gandaria menggambarkan,

ketika temperatur keluaran kecap berada dibawah 33°C maka hasil produksi kecap

cenderung menurun dan tidak memenuhi target. Kendala dalam sistem internal

flow ini berdampak akhir pada penurunan tingkat produktivitas kecap filler.

Kondisi aliran kecap yang tidak lancar banyak dipengaruhi oleh rendahnya

temperatur. Penurunan temperatur ini dapat dipengaruhi oleh temperatur

lingkungan dan atau panjangnya sistem perpipaan yang digunakan. Selain itu,

panjangnya pipa juga berpengaruh terhadap gaya gesek fluida. Kekentalan atau

viskositas sendiri dapat dianggap sebagai gesekan dari bagian dalam suatu fluida.

Adanya viskositas menimbulkan kebutuhan terhadap gaya untuk menggerakkan

salah satu fluida di atas lapisan lainnya, atau supaya satu permukaan dapat

meluncur di atas lainnya (Brady, 1999). Jika temperatur pada aliran fluida dalam

pipa dapat dikendalikan, maka diharapkan bahwa kelancaran aliran kecap dan

produktivitasnya juga dapat dioptimalkan.

Berdasarkan kondisi yang terjadi di PT. Lombok Gandaria tersebut maka

Permatasari (2010) merancang sebuah sistem untuk mencapai kondisi temperatur

optimal berdasarkan karakteristik dari sistem aliran kecap. Sistem tersebut

dinamakan Temperature Control System Tipe I.

Temperature Control System Tipe I digunakan untuk mengatur temperatur

aliran kecap dalam pipa dengan udara panas yang dihembuskan. Sistem yang

digunakan pada alat ini diadopsi dari sistem yang ada di PT. Lombok Gandaria.

Pada pengujian telah diketahui bahwa Temperature Control System tipe I telah

dapat mengatur temperatur kecap sesuai yang diinginkan. Akan tetapi, desain

konstruksi yang ada saat ini belum optimum dan masih dapat disempurnakan.


commit to user

Gambar 4.2. Temperature Control System Tipe I

Pada kasus Temperature Control System tipe I terjadi permasalahan pada

proses warming up. Dengan elemen pemanas yang menpunyai daya cukup besar

ternyata memakan waktu cukup lama untuk menyelesaikan proses warming up

tersebut. Selain itu masih terdapat banyak kekurangan pada desain konstruksi

Temperature Control System tipe I yang menyebabkan terbuangnya panas dari

sistem pada saat proses pemanasan kecap pada Temperature Control System tipe I

diganti menggunakan cairan Carboxymethyl Cellulose (CMC)). Pada

permasalahan desain ini maka dirancang Temperature Control System tipe II oleh

Prabawati (2011).

Sirip Exhaust

Kecap

Pipa Galvanis

Inlet

Elemen pemanas

Fan

Tungku Atas

Tungku Bawah Mesin Filler

Udara

Gambar 4.3. Diagram sistem pemanasan kecap menggunakan Temperature

Control System tipe I disesuaikan kondisi di PT. Lombok Gandaria

Gambar 4.3 menunjukkan bahwa Temperature Control System pada

dasarnya termasuk kasus yang kompleks. Kasus ini tergolong tipe internal flow

fluida viscous. Kecap kental mengalir di dalam pipa sementara pengaturan


commit to user

temperatur menggunakan kalor yang berasal dari luar pipa. Desain sistem ini

awalnya masih berdasarkan eksperimen yang sangat bersifat heuristik sehingga

sulit diketahui apakah desain ini sudah optimum. Di samping itu, semua yang

dialami kecap di dalam pipa tidak dapat diketahui secara pasti dan kondisi kecap

saat keluar dari sistem juga tidak bisa diprediksi secara akurat. Karena

permasalahan inilah maka diperlukan sebuah sistem simulasi yang dapat

digunakan untuk lebih mengoptimumkan desain dan mengetahui apa yang terjadi

pada kecap di dalam pipa serta hasil luaran dari sistem tersebut.

Gambar 4.4. Diagram pembuatan simulasi CFD pada Temperature Control

System

Gambar 4.4 menunjukkan urutan pengerjaan kasus Temperature Control

System yang diawali dari kasus di PT. Lombok Gandaria, perancangan

Temperature Control System tipe I untuk membantu pemanasan di PT. Lombok

Gandaria, Temperature Control System tipe II sebagai perbaikan perancangan

sebelumnya, dan pembuatan simulasi Temperature Control System untuk

membuat sistem tersebut lebih optimum dengan menggunakan simulasi CFD.

Proses simulasi menggunakan simulasi Fluent dengan sistem CFD

(Computational Fluid Dynamics). Pada pembuatan simulasi memakai asumsi-

asumsi yang menerangkan bagian-bagian sistem pada pemanasan kecap

menggunakan Temperature Control System yang akan disimulasikan. Asumsi-

asumsi tersebut digunakan untuk mempermudah dalam pembuatan simulasi

Temperature Control System. Beberapa asumsi tersebut adalah:

1. Sistem yang disimulasikan bukan pemanasan kecap pada Temperature

Control System secara keseluruhan. Bagian yang disimulasikan hanya pada


commit to user

sistem pengontrol temperatur saja. Hal ini dikarenakan simulasi dilakukan

berdasarkan pengembangan alat yang terfokus pada sistem pengontrol

temperaturnya saja dan bukan keseluruhan dari Temperature Control System.

2. Pada Temperature Control System, sistem yang disimulasikan hanya pada

sistem inlet, pipa galvanis, sirip, dan sistem exhaust. Hal ini dilakukan karena

sistem-sistem itulah yang menjadi bagian dari Temperature Control System.

Pada sistem inlet terdapat elemen pemanas dan fan. Namun, elemen

pemanas dan fan tidak disimulasikan. Simulasi hanya akan memperlihatkan

adanya sistem inlet pada Temperature Control System. Hal ini disebabkan karena

bentuk elemen pemanas yang sangat rumit dan akan menyulitkan penggambaran

pada proses simulasi.

Secara umum proses penyelesaian simulasi Temperature Control System

dengan menggunakan CFD dpat dilihat pada gambar 4.5.

Gambar 4.5. Diagram penyelesaian proses fisik Temperature Control System

menggunakan simulasi CFD

Pada penyelesaian proses fisik dengan simulasi CFD (Computational

Fluid Dynamics), metode yang digunakan adalah metode numeris. CFD dapat

mensimulasikan aliran fluida kecap dan perpindahan panas pada Temperature

Control System. Sehingga, hasil akhir yang akan diperoleh adalah sebuah analisis

yang memperlihatkan apakah Temperature Control System sudah optimum dan

CFD dapat memperlihatkan aliran fluida kecap serta aliran panas yang terjadi di

dalam Temperature Control System.

Asumsi yang digunakan dalam simulasi menggunakan CFD adalah

sebagai berikut:

1. Udara bergerak dalam kondisi steady.

2. Aliran udara dianggap laminer dengan nilai Re < 500.000 (Cengel, 2005)

dimana Re = ᕠƼ䅐﹀


commit to user

3. Casing merupakan sistem isolasi yang sempurna, tidak ada heat loss

(kebocoran), semua panas masuk ke pipa.

4. Tidak ada udara yang keluar kecuali melewati exhaust.

5. Udara lingkungan dianggap konstan selama simulasi.

4.2 PEMBUATAN SIMULASI CFD (COMPUTATIONAL FLUID

DYNAMICS)

Pembuatan simulasi CFD terdiri dari tiga tahap utama, yaitu tahap

preprocessing CFD untuk pembuatan geometri dan mesh, tahap solving CFD

untuk penerapan kondisi batas dan tahap postprocessing CFD untuk

mengorganisasi dan menginterpretasi hasil simulasi. Ketiga tahap simulasi CFD

tersebut akan dibahas satu per satu.

A. Processing CFD (Computational Fluid Dynamics)

Tahap processing CFD diawali dengan tahap pembuatan model (geometri)

dalam exceed gambit, membuat mesh yang sesuai dan menerapkan kondisi batas

dan sifat-sifat fluida.

1. Pembuatan Geometri

Pembuatan model (geometri) menggunakan perangkat lunak yaitu Gambit

yang merupakan pemroses awal bagi Fluent. Hal ini dikarenakan alur kerja dari

simulasi makanika fluida diawali dengan penentuan variabel-variabel fisik yang

dimasukkan dalam bentuk model virtual. Model ini harus dapat merepresentasikan

ukuran dan sifat fisik material pada Temperature Control System tipe II yang

sebenarnya agar hasil simulasi yang diperoleh dapat divalidasi dengan

pengukuran langsung. Model ini kemudian akan menjadi salah satu variabel-

variabel yang akan digunakan sebagai masukan dalam penyelesaian simulasi

aliran panas tersebut.


commit to user

Gambar 4.6. Gambaran aliran udara pada Temperature Control System pada CAD

Gambar 4.7. Gambar geometri Temperature Control System pada Gambit

2. Pembuatan Mesh

Penentuan jumlah grid atau ukuran mesh dapat memberikan gambaran

mengenai resolusi perhitungan yang dihasilkan. Semakin besar jumlah grid atau

semakin kecil ukuran mesh, maka resolusi perhitungan akan semakin besar atau

dengan kata lain semakin akurat hasil perhitungannya. Namun, hal ini akan diikuti

dengan kebutuhan memori komputer dan waktu simulasi yang semakin besar

sehingga perlu dilakukan optimasi antara resolusi dan waktu yang diperlukan.

Grid atau mesh ini merupakan satuan terkecil dari area yang akan dilakukan

prediksi atau simulasi oleh komputer. Dalam tahap awal penelitian digunakan

ukuran mesh yang relatif besar dengan jumlah yang relatif sedikit karena pada

tahap ini hanya akan dilakukan uji terhadap keberhasilan model yang dibuat,

bukan pada ketelitian hasil akhir. Mesh dan grid yang digunakan dapat dilihat

pada gambar 4.8.

Gambar 4.8. Gambar mesh pipa pada Gambit

Pambuatan mesh melalui dua tahap mesh, yaitu mesh face dan mesh

volume. Mesh face mmenggunakan dua tipe yaitu quad dan pave. Mesh volume

pada gambar berbentuk lingkaran dan tabung seperti pipa menggunakan tipe

Hex/wedge-Cooper. Mesh dengan tipe tersebut akan membentuk mesh segiempat

Input Outlet


commit to user

pada bidang lingkaran yang akan memudahkan perhitungan saat iterasi pada

Fluent.

B. Solving CFD (Computational Fluid Dynamics)

Tahap solving CFD adalah tahap menghitung kondisi-kondisi yang

diterapkan pada saat preprocessing. Kondisi-kondisi yang diterapkan pada tahap

ini dinamakan kondisi batas (boundary condition)

Kondisi batas pada Temperature Control System yang digambar pada

gambit disesuaikan dengan kondisi yang sebenarnya. Kondisi batas ini diperlukan

untuk mendefinisikan gambar geometri yang telah dibuat di Gambit agar dapat

dibaca ketika dimasukkan ke dalam Fluent. Kondisi batas yang telah dibuat adalah

sebagai berikut:

1. Daerah pipa kiri (inlet) dengan kondisi batas sebagai Velocity Inlet,

merupakan daerah input untuk data profil CMC dan temperature.

2. Daerah pipa kanan (outlet) dengan kondisi batas sebagai Pressure Outlet,

merupakan daerah keluaran aliran CMC.

3. Daerah 4 pipa depan (inlet) dengan kondisi batas sebagai Velocity Inlet,

merupakan daerah input untuk data profil udara.

4. Daerah pipa atas (outlet) dengan kondisi batas sebagai Pressure Outlet,

merupakan daerah keluaran aliran udara.

5. Daerah luar (chasing) dan sirip dengan jenis kondisi batas sebagai Wall yaitu

daerah batas dalam model dengan karakteristik solid (padat). Casing dari

bahan alumunium dan sirip dari bahan tembaga.

Setelah tiap-tiap kondisi batas didefiniskan, langkah selanjutnya adalah

melakukan pemodelan dengan Fluent. Pada permodelan dengan Fluent terdapat

kondisi-kondisi yang perlu diperhatikan untuk dapat menjalankannya. Kondisi-

kondisi tersebut adalah:

1. Mengaktifkan energy equation.

2. Memilih parameter dengan keadaan waktu steady.

3. Pemilihan material.

Di dalam Fluent dapat ditentukkan inputan berupa data-data thermophysical

(keterangan unsur atau senyawa) yang akan digunakan. Pada bagian material


commit to user

type, masukan jenis material yang digunakan meliputi fluida udara dan CMC.

Pada bagian density, Cp, µ dan k masukkan semua properti dari masing-

masing material yaitu udara dengan density 1,225 kg/m3, Cp 1006,43 J/kgK, µ

1,7894 kg/ms, dan k 0,0242 W/mK. Pada fluida CMC memiliki density

0,691kg/m3, Cp 1713,21 J/kgK, µ 1,967 kg/ms, dan k 0,03607 W/mK. Untuk

pemilihan bahan pada sirip menggunakan material tembaga, sehingga

parameter yang dimasukkan adalah properti tembaga yaitu density 8.933

kg/m3, Cp 385 J/kgK, dan k 401 W/mK sedang untuk properti alumunium

yaitu density 2719 kg/m3, Cp 871 J/kgK, dan k 202,4 W/mK.

4. Pemilihan Kondisi Batas (Boundary Condition)

a. Untuk udara masuk:

1. Memasukkan arah aliran menjadi normal to boundary (searah sumbu).

2. Kecepatan aliran CMC yang masuk dari inlet pipa galvanis adalah

sebesar 1,06 m/s. Debit aliran diketahui sebesar 3 lt/s sehingga

v = galvanis pipa penampang luas

CMCdebit

= 2CMCQ

rp

=2m) (0,03 . 3,14

lt/s 3

=m 2,826/3.10 -3 sm

= 1,06 m/s

Kecepatan aliran udara yang masuk ke case melewati inlet sebesar

1,77 m/s. Nilai ini diperoleh dari perhitungan eksperimen pengukuran

kecepatan udara yang masuk ke dalam TCS. Untuk mendekati kondisi

di bagian inlet TCS, digunakan perangkat hair dryer dengan tipe kipas

yang sama. Alat yang diperlukan yaitu hair dryer dan kantung udara.

Eksperimen yang dilakukan diawali dengan mengukur volume kantung

udara dan diperoleh nilai sebesar 20 liter. Kemudian memasukkan

udara dari hair dryer ke dalam kantung udara hingga penuh lalu diukur

waktunya, dan kegiatan ini diulangi sebanyak 30 kali dengan


commit to user

menggunakan kecepatan hair dryer yang tinggi. Table 4.1 merupakan

data yang diperoleh dari eksperimen pengukuran kecepatan udara.

Tabel 4.1 Tabel data hasil pengukuran waktu pengisian udara

pada kantung udara

No Waktu (detik) No Waktu (detik) No Waktu (detik)1 3,72 11 4,1 21 3,192 4,89 12 4,68 22 43 3,26 13 3,75 23 3,954 3,23 14 4,98 24 3,715 4,2 15 4,27 25 3,446 4,04 16 3,83 26 3,217 3,79 17 4,23 27 4,268 3,98 18 4,31 28 3,829 3,79 19 4,16 29 4,35

10 4,61 20 4,1 30 3,76

Rata-rata waktu yang diperlukan untuk memenuhi kantung udara

dengan udara yaitu 3,99 detik. Sehingga, diperoleh kecepatan udara

masuk sebagai berikut:

Qudara = s 3,99

lt 20

= 5,01 lt/s

Jadi, kecepatan udara masuk yaitu

v = galvanis pipa penampang luas

udaradebit

= 2udaraQ

rp

=2m) (0,03 . 3,14

lt/s 5,01

=m 2,826

/5,01.10-3 sm

= 1,77 m/s

3. Memasukkan temperatur CMC 33oC sebagai temperatur awal fluida

CMC.


commit to user

4. Pada bagian inlet, temperatur udara yang digunakan adalah 97 oC

sesuai dengan pengukura langsung terhadap elemen pemanas pada

inlet.

b. Untuk keluaran

1. Asumsikan jika ada aliran balik (backflow) temperaturnya sama

dengan fluida masuk (33oC)

2. Asumsikan jika ada aliran balik tekanannya 0 Pa.

5. Proses Iterasi (running model)

Setelah semua inputan dan syarat batas dari model telah ditentukan,

selanjutnya dilakukan processing dari model. Pada tahap ini, inisialisasi dari

model sangat perlu dilakukan. Inisialisasi adalah menentukkan titik awal dari

perhitungan model. Pada penelitian ini penentuan perhitungan model dimulai

dari inlet. Selanjutnya merupakan proses iterasi model. Proses iterasi pada

Fluent merupakan proses perhitungan model hingga dicapai suatu nilai yang

telah ditentukan. Proses iterasi akan berhenti apabila sudah konvergen.

6. Output

Tahap terakhir adalah pengolahan hasil dari simulasi dengan menggunakan

Fluent. Pada Fluent diberikan banyak pilihan untuk melakukan

postprocessing, dengan menggunakan contour, vector dan beberapa proses

lainnya.

C. Postprocessing CFD (Computational Fluid Dynamics)

Tahap postprocessing CFD adalah tahap mengorganisasi dan

menginterpretasi data hasil simulasi. Postprocessing dilakukan dengan

menggunakan pola aliran temperatur dan kecepatan udara yang terjadi di sekitar

case di luar pipa galvanis dan pada fluida di dalam pipa galvanis. Hasil simulasi

untuk kontur temperatur Temperature Control System dapat dilihat pada gambar

4.9, gambar 4.10, berikut ini.


commit to user

Gambar 4.9. Kontur temperatur pada Temperature Control System


commit to user

IV - 68

Gambar 4.9 memperlihatkan kontur dari sebaran temperatur pada

Temperature Control System. Dari gambar tersebut terlihat bahwa temperatur

udara yang masuk ke dalam TCS merata di sepanjang case. Akan tetapi sebaran di

sekitar sirip dan di dekat pipa galvanis kurang merata. Pada daerah sebelum

memasuki case, temperatur fluida terlihat tetap dan merata. Ketika berada di

dalam case, temperatur ini mulai bercampur dengan temperatur udara yang masuk

melalui inlet. Temperatur di dalam case juga menjadi tercampur dan mengalami

sebaran yang kurang merata.

Sebaran udara pada daerah dua inlet di pinggir terlihat adanya temperatur

yang mulai bercampur dari temperatur udara yang tinggi masuk melalui inlet

membuat temperatur CMC yang berada di dalam pipa galvanis menjadi

bertambah. Pada daerah diantara keempat inlet, temperatur terlihat tetap karena

panas yang masuk dari inlet sebelumnya mengalir menuju outlet dan masih

mempertahankan temperaturnya. Akan tetapi temperatur pada daerah ini sedikit

menurun terlihat konturnya yang kurang merata. Pada daerah inlet sebelah kanan

terlihat adanya temperatur yang mulai bercampur dari temperatur udara yang

tinggi masuk melalui inlet membuat temperatur CMC yang daerah berada di

dalam pipa galvanis menjadi bertambah. Pada daerah dekat outlet temperatur

terlihat meninggi. Tetapi temperatur pada pipa galvanis di luar case tidak

mengalami banyak perubahan karena udara panas yang mempengaruhi temperatur

fluida dikeluarkan melalui exhaust.

Udara panas yang masuk ke dalam case melalui inlet menyebabkan

tingginya temperatur pada fluida di dalam pipa. Temperatur udara yang

dikeluarkan melalui exhaust sebesar 47oC dan temperatur udara di dalam case

dapat mencapai 97oC. Temperatur udara ini dapat menjaga temperatur fluida

untuk tetap berada pada range 33oC – 34oC.

Gambar 4.10 memperlihatkan sebaran temperatur di salah satu sirip pada


commit to user

IV - 69

Temperature Control System. Sebaran temperatur udara di sekitar sirip menyebar

dan mengitari sirip yang berbentuk melingkar. Temperatur yang tinggi merata di

sekitar sirip mempertahankan temperatur yang menyebar di dalam case.

Gambar 4.10. Kontur temperatur pada sirip di dalam case

Hasil simulasi untuk kontur aliran fluida di dalam pipa dan aliran udara di

dalam case Temperature Control System dapat dilihat pada gambar 4.11 dan

gambar 4.12 berikut ini.


commit to user

IV - 70

Gambar 4.11. Kontur kecepatan aliran pada Temperature Control System


commit to user

Gambar 4.11 memperlihatkan kontur dari kecepatan aliran fluida yang

mengalir di dalam pipa galvanis. Kecepatan fluida yang masuk ke dalam pipa

mulai meninggi ketika melewati pipa yang berada di dalam case. Dan terus

meninggi sampai mendekati daerah outlet fluida. kecepatan aliran terlihat

menurun ketika sampai di tepi outlet. Kecepatan aliran yang meninggi ini

disebabkan temperatur fluida yang bertambah. Temperatur yang bertambah

menyebabkan viskositas fluida tersebut berkurang, sehingga aliran fluida di dalam

pipa menjadi lebih cepat. Terutama fluida yang berada di tengah-tengah pipa,

karena temperatur fluida yang berada di dekat pipa tidak setinggi fluida yang

berada di tengah pipa. Material pipa galvanis menyerap panas fluida, sehingga

temperatur fluida di pinggir pipa menurun menyebabkan viskositas fluida tetap

dan alirannya tidak terlalu cepat. Kecepatan aliran fluida yang masuk adalah 1,06

m/s mengalami peningkatan ketika memasuki pipa yang berada di dalam case

sebesar 1,48 m/s. Bertambahnya kecepatan pada aliran fluida CMC sangat

dipengaruhi oleh temperatur udara di dalam case.

Kecepatan aliran udara di dalam case dari gambaran kontur terlihat

merata di sekitar sirip di dalam case. Kecepatan aliran udara ini tidak mencapai

0,1 m/s. Kecepatan ini hanya sebesar 0,014 m/s. Kecepatan aliran udara terlihat

menurun ketika masuk melalui inlet. Udara yang masuk ke dalam case mengalami

penurunan temperatur karena temperatur udara diserap oleh pipa galvanis yang

mempunyai temperatur lebih rendah untuk memanaskan fluida di dalamnya. Hal

ini menyebabkan kecepatan aliran udara di dalam case ikut menurun.

Gambar 4.12. Kontur kecepatan aliran pada sirip ke-9 di dalam case


commit to user

Kecepatan aliran udara di sekitar sirip dapat terlihat pada gambar 4.12

yang memperlihatkan bahwa udara mengalir di sekitar sirip dan berputar

mengitari sirip yang berbentuk melingkar. Temperatur yang tinggi merata di

sekitar sirip mempengaruhi kecepatan udara di dalam case. Akan tetapi

kecepatannya menurun dari kecepatan udara saat melalui inlet. Hal ini karena

temperatur tinggi yang menyebabkan kecepatan udara meninggi diserap oleh pipa

galvanis untuk memanaskan fluida CMC, sehingga kecepatan udara menurun.

Pergerakan kecepatan aliran fluida pada pipa galvanis dapat dilihat pada

gambar 4.13 berikut. Gambar 4.13 memperlihatkan aliran fluida di dalam pipa

galvanis yang berada di dalam case yang semakin meninggi mendekati outlet.

Aliran terlihat lebih tinggi di tengah pipa karena temperatur di daerah ini tidak

terserap oleh pipa yang memiliki temperatur lebih rendah seperti pada fluida di

pinggir pipa.

Gambar 4.13. Kontur kecepatan aliran fluida di dalam pipa galvanis

4.3 ANALISA SISTEM DAN KINERJA TEMPERATURE CONTROL

SYSTEM

Analisa sistem dan kinerja Temperature Control System menggambarkan

kinerja dari Temperature Control System berdasarkan hasil simulasi dan validasi

terhadap hasil simulasi.

a. Analisa kinerja Temperature Control System


commit to user

Kinerja Temperature Control System merupakan sistem pengendali

temperatur dengan memasukkan udara melewati inlet dan masuk ke dalam case

dan melewati sirip-sirip. Sirip yang terbuat dari tembaga berfungsi untuk

mempertahankan temperatur udara yang masuk agar tetap seperti saat masuk.

Case berfungsi untuk menjaga udara panas yang masuk agar tidak keluar dari

sistem TCS.

Dari gambaran fungsi ini, diharapkan temperatur pada daerah sekitar case

akan dapat merata sehingga dapat menjaga temperatur fluida yang mengalir di

dalam pipa galvanis. Temperatur yang tinggi menyebabkan kecepatan aliran udara

dan kecepatan aliran fluida menjadi lebih cepat karena viskositas CMC menurun

akibat temperatur yang tinggi.

Hasil simulasi yang telah dijelaskan sebelumnya memperlihatkan

persebaran temperatur di sekitar case yang cukup merata dan sirip bisa

mempertahankan temperatur yang mengalir di sekitarnya. Pada daerah di dalam

pipa galvanis yang berisi fluida mengalir, mengalami perubahan-perubahan

temperatur terutama pada daerah di sekitar inlet. Pada daerah ini udara panas

masuk ke dalam case mengenai sirip dan pipa galvanis. Udara yang mengenai

pipa galvanis mempengaruhi temperatur fluida yang mengalir di dalamnya.

Temperatur fluida menjadi bertambah. Akan tetapi setelah melewati inlet,

temperatur menjadi sedikit menurun karena tidak terkena udara panas secara

langsung. Temperatur ini tidak banyak berkurang karena temperatur udara yang

dipertahankan oleh sirip di sepanjang pipa galvanis. Ketika berada pada daerah

inlet di tengah, temperatur fluida kembali naik karena udara panas yang masuk

dari inlet. Pada daerah setelah melewati keempat inlet dan menuju outlet,

temperatur mulai naik kembali. Temperatur fluida meninggi di daerah ini. Pada

daerah ini terdapat exhaust (tempat mengeluarkan udara panas ketika temperatur

udara itu terlalu tinggi untuk memanaskan fluida di dalam pipa. Fluida yang

mengalir di dalam pipa, di luar rangkaian case dan sirip terlihat dapat

dipertahankan tetap pada temperatur 33oC - 34oC.

Untuk kecepatan aliran fluida di dalam pipa juga terlihat tidak terlalu

tinggi saat mulai memasuki daerah input. Kecepatan aliran terlihat mulai lebih

cepat ketika memasuki daerah case dan sirip. Hal ini dikarenakan pada daerah

case udara panas yang masuk dipertahankan di dalam case yang terdapat sirip di


commit to user

dalamnya dan diserap oleh pipa galvanis. Aliran fluida CMC juga menjadi lebih

cepat karena viskositas CMC menurun akibat temperatur yang tinggi yang

diperoleh dari udara panas di dalam case.

Kecepatan udara di dalam case menurun dibandingkan ketika dilakukan

pengukuran kecepatan udara yang masuk. Temperatur pipa galvanis di dalam case

membuatnya menyerap temperatur udara di dalam case, sehingga menyebabkan

temperatur udara menurun dan kecepatan udara juga ikut menurun.

BAB V

ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL


commit to user

Pada bab ini, dilakukan interpretasi dan analisis terhadap hasil olahan data

pada bab sebelumnya. Interpretasi merujuk pada proses penafsiran terhadap hasil

penelitian, sedangkan analisis yang dilakukan untuk mengetahui perihal penyebab

timbulnya suatu hasil tertentu. Analisis dan interpretasi hasil pada bab ini meliputi

analisis terhadap hasil simulasi dan rekomendasi perbaikan rancangan

Temperature Control System (TCS).

5.1 ANALISIS HASIL PENELITIAN

Pada sub bab ini diuraikan mengenai analisis hasil hasil simulasi yang

dilakukan, dan rekomendasi. Rekomendasi yang muncul digunakan sebagai

masukan untuk perbaikan desain Temperature Control System selanjutnya untuk

meningkatkan kinerja Temperature Control System. Analisis dilakukan

berdasarkan hasil dari penelitian yang mengacu pada diagram pengaruh yang

sudah dijelaskan pada bab III.

5.1.1 Analisis Hasil Simulasi

TCS (Temperature Control System) merupakan kasus yang kompleks. Hal

ini terlihat dari banyaknya variabel yang mempengaruhi variabel yang lain seperti

yang terlihat pada influence diagram. Beberapa variabel dan input yang

memberikan pengaruh terhadap tujuan penelitian mempunyai efek yang cukup

besar terhadap penelitian khususnya pada hasil simulasi. Beberapa pengaruh pada

influence diagram terlihat pada hasil simulasi yang memperlihatkan distribusi

temperatur udara dan fluida CMC pada TCS.

Gambar 5.1 memperlihatkan hasil simulasi dari distribusi temperatur pada

TCS. Temperatur udara di sekitar case dan sirip terlihat merata karena temperatur

udara yang masuk dari inlet menyebar di sepanjang sirip dan case.


commit to user

Gambar 5.1 Distribusi temperatur pada TCS

Temperatur fluida kurang merata. Pada daerah dekat inlet, fluida

cenderung berkumpul karena udara yang dihembuskan melalui inlet tidak terserap

sempurna ke dalam pipa. Setelah melewati inlet, terlihat lebih merata karena

temperatur udara yang diserap oleh pipa.

Aliran kecepatan yang terjadi pada TCS diperlihatkan pada gambar 5.2

berikkut ini.

Gambar 5.2 Aliran kecepatan pada TCS

Aliran kecepatan udara yang masuk melalui inlet memiliki kecepatan 1,77

m/s. Kecepatan ini turun menjadi 0,074 m/s hingga memasuki case karena ketika

memasuki ruang yang memiliki diameter lebih besar, kecepatan udara menjadi

menurun. Aliran kecepatan fluida CMC bertambah setelah melewati inlet 1 dan 2

karena udara yang dihembuskan melalui inlet mulai dapat diserap oleh pipa dan


commit to user

membuat temperatur fluida CMC bertambah sampai dengan 1,48 m/s. Viskositas

fluida berkurang dan kecepatannya bertambah hingga keluar dari case. Kecepatan

fluida CMC mengalami kenaikan sebesar 0,02 %.

Selanjutnya akan dibahas tiap tahap dari influence diagram yang

mempengaruhi TCS (Temperature Control System). Gambar 5.3 memperlihatkan

beberapa variabel dan inputan yang mempengaruhi TCS ketika udara mulai

masuk ke dalam sistem.

Temperatur udara

lingkungan

Viskositas udara

Kerapatan udara

Panas jenis udara

Konduktivitas thermal udara

Dimensi inlet

Dimensi exhaust

Kecepatan blower

Kecepatan aliran masuk

Kalor

Temperatur elemen

Gambar 5.3 Penyebab distribusi temperatur dan kecepatan aliran udara

kurang sempurna

Udara yang masuk ke dalam sistem berasal dari lingkungan. Kecepatan

udara yang masuk akan dipengaruhi oleh dimensi inlet dan kecepatan blower.

Temperatur elemen juga mempengaruhi kalor yang masuk ke dalam sistem.

Kecepatan udara dan kalor ini langsung mempengaruhi komponen udara yaitu

kerapatan udara, viskositas udara, konduktivitas thermal udara, dan panas jenis

udara. Keempat variabel ini yang akan mempengaruhi temperatur dan aliran

kecepatan udara di dalam case seperti yang terlihat pada gambar 5.4.


commit to user

Gambar 5.4 Potensi penyebab distribusi temperatur dan kecepatan aliran

udara di dalam case kurang sempurna

Kerapatan, viskositas, konduktivitas thermal, dan panas jenis udara

mempengaruhi temperatur udara dan aliran kecepatan udara di dalam case. Selain

keempat variabel tersebut, dimensi dan material dari TCS seperti fin dan case juga

mempengaruhi temperatur dan aliran kecepatan udara di dalam case.

Distribusi dan aliran kecepatan udara saling mempengaruhi dan juga

mempengaruhi temperatur dan aliran kecepatan fluida CMC di dalam pipa.

Hubungan ini diperlihatkan pada gambar 5.5.


commit to user

Gambar 5.5 Potensi penyebab distribusi temperatur dan kecepatan aliran

fluida CMC di dalam pipa kurang sempurna

Kerapatan, viskositas, konduktivitas thermal, dan panas jenis fluida CMC

mempengaruhi temperatur CMC dan aliran kecepatan CMC di dalam pipa.

Dimensi dan material pipa juga mempengaruhi temperatur dan aliran kecepatan

udara di dalam case.

5.1.2 Rekomendasi Perbaikan Rancangan TCS (Temperature Control

System)

Hasil simulasi yang diperoleh memberikan gambaran mengenai kinerja

Temperature Control System saat ini. Oleh karena itu, dari hasil simulasi tersebut

dapat diketahui beberapa hal yang menyebabkan distribusi temperatur yang

terjadi. Dari visualisasi yang terlihat dapat diperoleh beberapa rekomendasi untuk

dapat memperbaiki penelitian Temperature Control System selanjutnya.

Rekomendasi ini berguna untuk perancangan desain yang dapat lebih

meningkatkan kinerja Temperature Control System.

Beberapa rekomendasi yang muncul berdasarkan hasil simulasi yaitu

untuk memeratakan distribusi temperatur. Distribusi temperatur yang tinggi pada

inlet kemudian menurun setelah melewati inlet menunjukkan bahwa temperatur

yang tinggi akan memasuki temperatur yang rendah dan akan menurun dari


commit to user

temperatur sebelumnya untuk menaikkan temperatur pada ruang yang

ditempatinya dan mengisi ruang yang temperaturnya lebih rendah. Setelah

memasuki ruang pada case yang tidak mendapat aliran udara panas, temperatur

yang tadinya cukup tinggi di daerah dekat inlet menjadi sedikit menurun. Selain

itu, pipa galvanis juga menyerap temperatur udara pada case yang menyebabkan

temperaturnya menurun.

Pemasangan sirip pada Temperature Control System mempunyai andil

yang cukup besar dalam mempertahankan temperatur di dalamnya. Seperti yang

terlihat pada gambar 5.1, temperatur udara di dalam case tetap berada pada

temperatur 97oC. Hal ini sangat membantu distribusi temperatur pada


Rekomendasi yang dapat dimunculkan untuk meningkatkan kinerja

Temperature Control System adalah dengan mengubah dimensi pipa untuk case,

mengubah temperatur udara yang masuk ke dalam case, dan mengubah flow

udara yang masuk ke dalam case.

Tabel 5.1 menggambarkan kondisi sistem TCS dengan beberapa perlakuan

rekomendasi yang dimunculkan.

F2, T21

F1 F1

T10 T11

F2, T20

Gambar 5.6 Diagram sederhana sistem TCS

Data Awal:

F1 = Flow CMC masuk = 1,06 m/s

F2 = Flow udara masuk = 1,77 m/s

T10 = T CMC masuk = 30oC

T11 = T CMC keluar = 33oC

T20 = T udara masuk = 97oC

T21 = T udara keluar (yang terukur) = 47,6oC

Tabel 5.1. Tabel Hasil Perlakuan Rekomendasi Sistem TCS


commit to user

No Perlakuan Hasil Keterangan Kesimpulan

1 Validasi

Model

T udara keluar 47oC

Selisih 1,26%

(mewakili sistem

nyata)

Model dapat

digunakan

untuk estimasi

Tekanan CMC pada

pipa 32,41 Pa

Densitas CMC di pipa

0,691 kg/m3

Viskositas CMC pada

pipa 0,000226 kg/ms

k CMC pada pipa

0,03607 w/mk

Cp CMC pada pipa

1713,21 J/kgK

Tekanan udara di case

44,05 Pa

Intensitas Turbulensi

udara di case 0,192%

k udara di case 0,0242

w/mk

2

d case

diperkecil

26,7%

d awal = 15

cm

d akhir = 11

cm

Laju alir CMC naik 0,67

%

Laju alir udara mulai

naik pada posisi sirip

ke 5

Bagus untuk

perbaikan

Sistem

Tekanan CMC pada

pipa menjadi 76,55Pa Naik 136,2%


menjadi 0,001 kg/m3 Turun 99,85%

Viskositas CMC pada

pipa menjadi 0,000154

kg/ms

Turun 31,85 %,

Viskositas Fluida di

dalam pipa berkurang

k CMC pada pipa

menjadi 0,6 w/mk

Naik 15,6%, Fluida

menyerap panas lebih

banyak


commit to user

Tabel 5.1. Tabel Hasil Perlakuan Rekomendasi Sistem TCS (Lanjutan)


2

d case

diperkecil

26,7%

d awal = 15

cm

d akhir = 11

cm

Cp CMC pada pipa

menjadi 4182 J/kgK

Naik 1,44%, Energi

pada fluida bertambah

Bagus untuk

perbaikan

Sistem

T udara keluar 43oC

Turun 8,5%,

temperatur udara di

dalam case bertambah

T tertinggi dari

permukaan pipa dalam

naik 0,49%


menjadi 3,89 Pa Turun 91,2%


udara di case menjadi

0,041%

Turun 0,088%,

Turbulensi berkurang

pada titik setelah

melewati inlet 1


w/mk Tetap

3

d case

diperbesar 20

%

d awal = 15

cm

d akhir = 18

cm

Tekanan CMC pada

pipa 59,72Pa Naik 45,73%

Tidak

berpengaruh

terhadap

sistem


0,01 kg/m3 Turun 98,5

Viskositas CMC pada

pipa 0,000176 kg/ms Turun 22,12%

k CMC pada pipa

menjadi 0,6 w/mk Tetap

Cp CMC pada pipa

4182 J/kgK

Naik 1,44%, Energi

pada fluida bertambah

T udara keluar 47,02oC


20,16 Pa Turun 54,2 %


commit to user



3

d case

diperbesar 20

%

d awal = 15

cm

d akhir = 18

cm



Turun 56,25 %,

Turbulensi aliran

udara berkurang di

titik awal masuk case

Tidak

berpengaruh

terhadap

sistem k udara di case 0,0242

w/mk

Tetap

4

T udara

masuk

dinaikkan

menjadi

102oC atau

4,9 %

Tekanan CMC pada

pipa 32,41Pa Tetap

Kenaikan

temperatur

udara masuk

tidak

berpengaruh

terhadap

sistem


0,691 kg/m3 Tetap

Viskositas CMC pada

pipa 0,000226 kg/ms Tetap

k CMC pada pipa


Cp CMC pada pipa

1713,21 J/kgK Tetap


Naik 0,19%,

Temperatur udara

keluar naik bersamaan

dengan naiknya

temperatur udara

masuk


44,05 Pa Tetap


udara di case 0,129% Tetap


w/mk Tetap


commit to user



5

T udara

masuk

diturunkan

menjadi 92oC

atau 5,15%

Tekanan CMC pada

pipa 32,41Pa Tetap

Penurunan

temperatur

udara masuk

tidak

berpengaruh

terhadap

sistem


0,691 kg/m3 Tetap

Viskositas CMC pada

pipa 0,000226 kg/ms Tetap

k CMC pada pipa


Cp CMC pada pipa

1713,21 J/kgK Tetap


Turun 0,21%,

Temperatur udara

keluar turun

bersamaan dengan

turunnya temperatur

udara masuk


44,05 Pa Tetap


udara di case 0,129% Tetap


w/mk Tetap

6

Flow udara

dinaikkan

menjadi 3m/s

atau 41 %

Temperatur CMC keluar

33oC Tetap

Kenaikan laju

alir udara

tidak

berpengaruh

terhadap

sistem

Tekanan CMC pada

pipa 38,64 Pa

Naik 19,2%, Tekanan

fluida naik karena flow

udara bertambah dan

temperatur udara naik


0,691 kg/m3 Tetap


commit to user



6

Flow udara

dinaikkan

menjadi 3m/s

atau 41 %

Viskositas CMC pada

pipa 0,000387 kg/ms

Naik 71,2%,


dalam pipa bertambah

Kenaikan laju

alir udara

tidak

berpengaruh

terhadap

sistem

k CMC pada pipa


Cp CMC pada pipa

1713,21 J/kgK Tetap


Naik 0,04%, Flow

udara bertambah

membuat temperatur

udara keluar naik,

panas tidak diserap

oleh CMC


332,55 Pa

Naik 6,55%, Tekanan

udara naik seiring flow

udara yang bertambah



Naik 0,186%,

Turbulensi aliran

udara bertambah di

titik inlet 2


w/mk Tetap

7

Flow udara

diturunkan

menjadi 1

m/s atau

43,5%

Temperatur CMC keluar

33oC Penurunan

laju alir udara

tidak

berpengaruh

terhadap

sistem

Tekanan CMC pada

pipa 4,52 Pa

Turun 110,26%,

Tekanan fluida turun

karena flow udara

berkurang dan

temperatur udara turun



commit to user


7

Flow udara

diturunkan

menjadi 1

m/s atau

43,5%


0,691 kg/m3 Tetap

Penurunan

laju alir udara

tidak

berpengaruh

terhadap

sistem

Viskositas CMC pada

pipa 0,000115 kg/ms

Turun 49,1%,


dalam pipa berkurang

k CMC pada pipa


Cp CMC pada pipa

1713,21 J/kgK Tetap

T udara keluar 47,3oC Naik 0,63%


21,65 Pa

Turun 50,8%, Tekanan

udara turun seiring

flow udara yang

berkurang



Turun 0,037%,

Turbulensi aliran

udara berkurang di

titik ketika memasuki

case


w/mk Tetap

Perlakuan pada nomer 1 merupakan validasi model simulasi yang

dilakukan untuk mengetahui apakah model yang digunakan dapat mewakili sistem

nyata TCS. Hasil validasi menunjukkan bahwa temperatur udara keluar, tekanan

CMC di pipa dan udara di case, densitas CMC, viskositas CMC, Cp CMC, dan k

CMC di pipa dan udara di case memiliki selisih sebesar 1,26% (tidak mencapai

5%) dengan hasil sistem nyata yang tertulis pada data awal. Berdasarkan selisih

tersebut maka dapat disimpulkan bahwa model yang dilakukan dapat mewakili

sistem nyata.

Perlakuan nomer 2 dan 3 adalah dengan mengubah ukuran atau dimensi

case. Pada nomer 2 memperkecil diameter case hingga 26,7% dengan diameter


commit to user

awal 15 cm menjadi 11 cm. Hasil dari memperkecil diameter case menunjukkan

bahwa laju alir CMC naik pada posisi sirip ke-5 hingga 0,67% dari data awal dan

viskositas CMC berkurang yang menunjukkan bahwa penyerapan panas ke dalam

pipa lebih besar dan temperatur udara yang keluar dari case lebih sedikit, terlihat

dari hasilnya yaitu turun hingga 8,5% atau sebesar 4,6oC. Memperkecil diameter

bagus untuk perbaikan sistem, namun hasil yang diperoleh tidak berpengaruh

banyak terhadap kinerja sistem dengan tujuan mendapatkan temperatur CMC pada

range temperatur 33oC – 34oC.

Perlakuan nomer 3 adalah dengan memperbesar diameter case hingga 20%

dengan diameter awal 15 cm menjadi 18 cm. Hasil dari memperbesar diameter

case menunjukkan bahwa viskositas CMC turun hingga 21,12% yang

menunjukkan bahwa penyerapan panas ke dalam pipa kecil dan temperatur udara

yang keluar dari case lebih besar terlihat dari hasilnya yaitu naik 0,04% atau

sebesar 0,02oC. Memperbesar diameter tidak berpengaruh terhadap kinerja sistem

dengan tujuan mendapatkan temperatur CMC pada range temperatur 33oC – 34oC

karena hasilnya cenderung tetap.

Perlakuan nomer 4 dan 5 adalah dengan mengubah temperatur udara yang

masuk ke dalam case. Pada nomer 4 temperatur udara masuk dibuat lebih tinggi

mencapai 102oC atau naik 4,9% dari data awal dan pada perlakuan nomer 5

temperatur udara masuk diturunkan mencapai 92oC atau turun 5,15%. Hasil

perlakuan nomer 4 menunjukkan bahwa hanya temperatur udara keluar yang

mengalami perubahan yaitu menjadi 47,09 atau naik 0,19%. Sedangkan untuk

Tekanan CMC dan udara, densitas CMC, viskositas CMC, k CMC dan udara,

serta turbulensi udara tidak mengalami perubahan. Hasil yang sama juga terjadi

pada perlakuan nomer 5. Hanya temperatur udara keluar saja yang mengalami

perubahan yaitu turun menjadi 46,9oC atau turun 0,21% serta tetap pada parameter

yang lain. Hal ini menunjukkan bahwa mengubah temperatur udara masuk tidak

berpengaruh pada sistem TCS yang ada.

Perlakuan nomer 6 dan 7 adalah dengan mengubah flow atau laju alir

udara yang masuk ke dalam case. Pada nomer 6 flow udara dinaikkan menjadi 3

m/s atau naik 41%. Hasilnya menunjukkan beberapa parameter yang berubah

berbanding lurus dengan berubahnya flow udara seperti tekanan CMC dan udara,

viskositas CMC, dan turbulensi udara. Sedangkan k CMC dan udara, dan Cp


commit to user

CMC tetap. Temperatur udara yang dibuang malah naik dari temperatur pada data

awal menjadi 47,02oC atau naik 0,04% sedangkan temperatur CMC tetap. Hal ini

menunjukkan bahwa panas udara tidak diserap oleh CMC dengan baik, sehingga

penurunan flow ini tidak berpengaruh terhadap sistem. Perlakuan nomer 7 flow

udara masuk diturunkan menjadi 1 m/s atau 43,5%. Hasilnya tak jauh beda

dengan perlakuan nomer 6. Terdapat beberapa parameter yaitu tekanan CMC dan

udara, viskositas CMC, dan turbulensi udara berubah berbanding lurus dengan

berubahnya flow udara masuk. Untuk k CMC dan udara, temperatur CMC keluar

dan Cp CMC juga tetap. Hanya temperatur udara keluar yang berubah yaitu naik

0,63% menjadi 47,3oC. Mengubah flow udara yang masuk ternyata tidak

berpengaruh terhadap sistem nyata.

Dari 7 perlakuan yang sudah dilakukan dapat disimpulkan bahwa

mengubah diameter case tidak berpengaruh terhadap performa penyerapan panas

oleh CMC. Kalaupun ada pengaruh, hanya sebesar 8,5% saja. Mengubah

temperatur dan flow udara masuk juga tidak berpengaruh terhadap sistem nyata.

Ketiga perlakuan tersebut adalah mengubah-ubah bagian luar TCS atau pada case

dan udara. Untuk rekomendasi yang lain dapat dilakukan perlakuan terhadap

bagian dalam atau pada bagian pipa dan CMC yaitu dapat dengan mengubah

model aliran CMC atau memberi penghalang di dalam pipa untuk melancarkan

aliran CMC dan membuat performa heat exchanger pada CMC menjadi lebih

baik.

5.2 INTERPRETASI HASIL PENELITIAN

Simulasi Temperature Control System dengan menggunakan perangkat

lunak CFD (Computational Fluid Dynamics) Fluent digunakan untuk mengetahui

kinerja alat dan memperbaiki rancangan untuk meningkatkan kinerja TCS.

Simulasi yang digunakan adalah simulasi berbasis CFD karena dalam penelitian

ini ingin mengetahui kinerja alat pengendali temperatur fluida. Simulasi CFD

merupakan simulasi khusus untuk fluida yang dapat menggambarkan visualisasi

hasil secara baik dan mewakili sistem fisik yang ada.

Hasil simulasi menunjukkan terdapat beberapa daerah dengan distribusi

temperatur udara di sekitar daerah case yang kurang merata meskipun target

temperatur fluida tetap dapat tercapai yaitu pada range 33oC – 34oC. Terdapat


commit to user

daerah dengan udara yang mengalami kenaikan temperatur dan mengalami

penurunan. Karena hal ini maka dilakukan beberapa perlakuan dengan mengubah

diameter case, mengubah temperatur udara masuk dan flow udara masuk. Namun,

hasil dari tiga perlakuan tersebut ternyata tidak berpengaruh terhadap sistem,

Kalaupun ada pengaruh, hanya sebesar 8,5% saja. Sehingga muncul sebuah

rekomendasi untuk melakukan perlakuan terhadap bagian dalam atau pada bagian

pipa dan CMC yaitu dapat dengan mengubah model aliran CMC atau memberi

penghalang di dalam pipa untuk melancarkan aliran CMC dan membuat performa

heat exchanger pada CMC menjadi lebih baik.

Pada penelitian ini, simulasi CFD Fluent yang dilakukan juga masih secara

keseluruhan bagian TCS. Karena itu hasil yang diperoleh hanya mewakili kinerja

TCS secara keseluruhan dan kurang mengetahui hasil masing-masing bagiannya.

Sehingga untuk penelitian selanjutnya dapat dilakukan simulasi TCS untuk tiap-

tiap bagian dan dibandingkan secara keseluruhan.


commit to user

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

Pembuatan simulasi Temperature Control System berbasis CFD

merupakan usaha-usaha penelitian yang dilakukan untuk membantu memecahkan

masalah hambatan internal flow fluida viscous. Ikhtisar hasil penelitian terangkum

dalam kesimpulan serta masukan perbaikan untuk penelitian selanjutnya tertuang

dalam saran penelitian.

6.1 KESIMPULAN

Hasil penelitian mengenai pembuatan simulasi Temperature Control

System pada internal flow fluida viscous dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Temperature Control System pada internal flow fluida viscous telah dapat

disimulasikan menggunakan perangkat lunak CFD (Computational Fluid

Dynamics) dengan menunjukkan hasil kinerja alat yang belum optimum.

2. Hasil simulasi memperlihatkan bahwa terjadi penurunan viskositas fluida

CMC antara sesudah dan sebelum keluar TCS sehingga diharapkan

produktivitas pendistribusian fluida CMC meningkat.

3. Penyebab temperatur yang belum homogen di dalam case adalah karena

masuknya udara dari inlet yang membuat temperatur udara naik dan mulai

menurun ketika tidak berada di dekat inlet.

4. Mengubah diameter case 26,7% dapat meningkatkan temperatur udara dalam

case sebesar 8,5% namun belum berpengaruh signifikan terhadap penyerapan

panas oleh CMC di dalam pipa.

6.2 SARAN

Saran-saran yang diberikan bertujuan agar hasil rancangan Temperature

Control System dapat dikembangkan menjadi fasilitas produksi tambahan yang

lebih baik berdasarkan hasil simulasi. Saran-saran yang diberikan dari penelitian

ini adalah sebagai berikut:

1. Pembuatan simulasi CFD (Computational Fluid Dynamics) Fluent dapat

dilakukan simulasi khusus bagian sistem case untuk mempersempit range


commit to user

temperatur agar hasil simulasi lebih akurat dan distribusi temperatur lebih

terlihat.

2. Kinerja Temperature Control System dapat ditingkatkan dengan mengubah

model aliran CMC atau memberi penghalang di dalam pipa.

3. Rekomendasi perbaikan sebaiknya disimulasikan terlebih dahulu dengan

simulasi CFD (Computational Fluid Dynamics) Fluent sebelum diterapkan

untuk perancangan TCS (Temperature Control System) selanjutnya.


commit to user

DAFTAR PUSTAKA

Banks, Jerry, John S. Carson, Barry L. Nelson, David M. Nicol, 2000. Discrete-

Event System Simulation 3th Edition. New Jersey : Prentice Hall.

Bakker, Andre. 2002. Meshing, Applied Compitational Fluid Dynamics (Course).

Tersedia di: http://www.bakker.org [19 januari 2011]

Brady E.J., 1999. Kimia Universitas Asas dan Struktur. Jakarta: Binarupa Aksara.

Budianto, Anwar. 2008. Metode Penentuan Koefisien Kekentalan Zat Cair

dengan Menggunakan Regresi Linear Hukum Stokes. Proceeding Seminar

Nasional IV SDM Teknologi Nuklir. Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir,

Batan.

Chapra, Steven C. Canale, Raymond P. 1998. Numerical Methods for Engineers:

With Programming and Software Applications 3th. Singapore : McGraw-

Hill.

Cengel, Y.A., Boles, M.A., 2005. Thermodynamics – An Engineering Approach

5th Edition. New York : McGraw-Hill.

Desburn, Mathicu. 2005. Meshing: A (Biased) Crash Course. Discrete

Differential Geometry: An Applied Introduction ACM SIGGRAPH 2005

Course.

Giles, R.V. 1984. Mekanika Fluida dan Hidraulika Terjemahan: Herman W.S.

Jakarta: Penerbit Erlangga.

Griebel, Michael, Thomas Dornseifer, and Tilman Neunhoeffer. 1998. Numerical

Simulation in Fluid Dynamics A Practical Introduction. Philadelphia:

Siam.

Holman, J.P. 1986. Heat Transfer 6th Edition. Singapore: McGraw-Hill.


commit to user

Incropera, F. P., David P. D., 1996. Introduction to Heat Transfer Third Edition.

USA: John Wiley&Sons, Inc.

Kakiay, Thomas J. Pengantar Sistem Simulasi. Yogyakarta: Penerbit Andi.

Law, A.M., Kelton, W. David. Simulation Modeling and Analysis. 2000. New

York : McGraw-Hill.

Masyithah, Zuhrina, ST., MSc., dan Bode Haryanto ST., MT., 2006. Buku Ajar

Perpindahan Panas. Tersedia di: e-course.usu.ac.id [20 januari 2011].

Nasution, Ichwan Ridwan. 2005. Aliran seragam pada saluran terbuka teori dan

penyelesaian soal-soal. Tersedia di : repository.usu.ac.id [20 Januari

2011].

Pandey, K.M. and Virendra Kumar. CFD Analysis of Twin Jet Flow At Mach 1.74

with Fluent Software. 2010. International Journal of Environmental

Science and Development, Vol.1 No.5. ISSN : 2010-0264.

Permatasari, Prita. 2010. Perancangan Temperature Control System Pada Internal

Flow Fluida Viscous (Studi Kasus pada Perusahaan Industri Makanan PT.

Lombok Gandaria). Skripsi Sarjana-1, Jurusan Teknik Industri, Fakultas

Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Priscilla, Rena. 2010. Perancangan Temperature Control System Pada Internal

Flow Fluida Viscous (Studi Kasus pada Perusahaan Industri Makanan PT.

Lombok Gandaria). Skripsi Sarjana-1, Jurusan Teknik Industri, Fakultas

Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Ramasubramanian, Melur K., Ph.D,. Donald A. Shiffler, Ph.D., Amit

Jayachandran. 2008. A Computational Fluid Modeling and experimental

Study of the Mixing Process for the Dispersion of the Synthetic Fibers in


commit to user

Wet-Lay Forming. North Carolina State University, Raleigh, North

Carolina, USA. Volume 3, Issue 1. Tersedia di : http://www.jeffournal.org

[13 Januari 2012]

Sudibyo, Henny, Indarto, Anjar Susatyo, Adha Imam Cahyadi, 2010.

Karakteristik Turbin Propeler Head Sangat Rendah Berdasarkan Hasil

Simulasi Fluent Dan Pengujian Lapangan. Seminar Nasional Tahunan

Teknik Mesin (SNTTM) ke-9. Palembang. ISBN : 978–602–97742– 0-7,

13-15 Oktober 2010.

Tipler, Paul A. 1998. Physic for Scientist and Engineers, Third Edition

Terjemahan: Lea Prasetio dan Rahmad W. Adi. Jakarta : Penerbit

Erlangga.

Tuakia, Firman. 2008. Dasar-Dasar Menggunakan CFD Fluent. Bandung:

Penerbit Informatika.

Welty, James R. 2004. Dasar-dasar Fenomena Transport Edisi ke-4. Terjemahan:

Ir. Gunawan Prasetio. Jakarta: Erlangga.


commit to user

skripsi - digital library uns/simulasi... · skripsi. surakarta: jurusan teknik industri fakultas...

Documents